Brevet FR2843239A1 — publié le 20040206

La présente invention concerne le domaine des antennes à rayonnement omnidirectionnel destinées à recevoir et/ou à émettre des signaux électromagnétiques utilisables dans le domaine des communications sans fils, plus particulièrement dans le cadre des transmissions pour la télévision numérique terrestre. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de réalisation d'une antenne monopole telle que, notamment, les antennes appelées " CDM " pour " Circular Disk Monopole ", plus particulièrement une antenne dite SDM " Semi-Circular Disk Monopole ". Les études réalisées dans le domaine des antennes utilisées pour la réception des signaux de télévision en numérique ont montré que les antennes de type CDM étaient particulièrement intéressantes du fait de leur large bande de fonctionnement et d'un rayonnement sensiblement omnidirectionnel. De manière connue et comme représenté schématiquement sur la figure 1, une antenne de type CDM est un monopole constitué d'un disque métallique 1 placé verticalement au-dessus d'un plan de masse 2. Pour pouvoir maintenir le disque 1 perpendiculaire au plan de masse 2, il est nécessaire d'utiliser des supports 3 qui, le plus souvent, sont réalisés en un matériau plastique et présentent une permittivité relative différente de celle de l'air. L'utilisation de ces supports 3 entraîne donc une modification des propriétés électromagnétiques de l'environnement proche de l'antenne, ce qui peut dégrader le niveau d'adaptation et le rayonnement de la structure et même modifier la fréquence de fonctionnement. La présente invention propose donc un procédé de fabrication d'une antenne monopole telle que, notamment, les antennes de type CDM, plus particulièrement d'une antenne SDM pour " Semi Circular Disk Monopole " qui permet, entre autres, d'éviter l'utilisation de supports tels que décrits ci-dessus. Le procédé de fabrication d'une antenne monopole (SDM) conforme à la présente invention est caractérisé en ce qu'il consiste à creuser un bloc d'une matière plastique à la forme de l'antenne et à métalliser la forme ainsi obtenue. Dans ce cas, la structure de l'antenne est réalisée en négatif. Cette structure en négatif correspond à une antenne de type SDM pour " Semi-Circular Disk Monopole ", la partie supérieure de la forme devant être suffisamment large pour permettre la métallisation interne de la forme. Selon un mode de réalisation préférentiel, la matière plastique io utilisée présente une permittivité sr proche de celle de l'air (de préférence assurer une bonne conductivité électrique. Le procédé de la présente invention comporte, de préférence, les étapes suivantes: - dans deux blocs de matière plastique acollables, réalisation sur la face acollable d'un évidement correspondant à une partie d'antenne, - assemblage des deux blocs de manière à obtenir une forme correspondant à la forme de l'antenne, et - métallisation de la forme. L'évidement réalisé dans le bloc de matière plastique peut être obtenue par moulage ou par usinage dudit bloc. De préférence, l'évidement se prolonge par un évidemment supplémentaire permettant l'insertion d'un connecteur, ce qui facilite la liaison aux circuits de traitement des signaux électromagnétiques. D'autre part, selon une autre caractéristique de la présente invention, on métallise la partie inférieure des deux blocs pour réaliser le plan de masse. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description de différents modes de réalisation, cette description étant faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 déjà décrite représente une vue schématique d'une antenne de type CDM conforme à l'art antérieur. La figure 2 est une vue en perspective d'un bloc de matière plastique dans lequel a été réalisé un évidement, conformément à l'invention. La figure 3 est une vue en perspective éclatée de blocs de matière plastique selon la figure 2 munis de moyens d'assemblage et d'un connecteur selon un mode de réalisation de la présente invention. La figure 4 est une vue en perspective schématique des éléments de la figure 3 une fois assemblés. La figure 5 est une vue en perspective d'une antenne réalisée conformément à la présente invention. La figure 6 représente respectivement l'adaptation sous forme d'un abaque de Smith (figure a) et d'une courbe en dB (figure b), pour une antenne SDM classique et pour une antenne réalisée selon la figure 5 et La figure 7 représente le diagramme de rayonnement dans les plans Phi = 0 et Phi = 900 de l'antenne de la figure 5. Pour simplifier la description, dans les figures les mêmes éléments portent les mêmes références. On décrira donc tout d'abord avec référence aux figures 2, 3 et 4, les différentes étapes du procédé de fabrication d'une antenne monopole conforme à la présente invention. Comme représenté sur la figure 2, le procédé conforme à la présente invention consiste à prendre un bloc d'une matière plastique 10, plus particulièrement un bloc de mousse qui, dans le présent cas, est constitué par un élément semi-cylindrique et à réaliser sur la face plane du bloc un évidement représentant une partie de la forme d'une antenne monopole. Cet évidement 11 peut être réalisé par moulage ou par usinage du bloc 10. Cet évidement 11 correspond, par exemple, à la moitié de la forme de l'antenne qui, dans le présent mode de réalisation, est une antenne SDM pour " Semi-Circular Disk Monopole ". Il est évident pour l'homme de l'art que le même procédé peut être utilisé pour la réalisation d'autres types d'antennes monopoles. La mousse utilisée pour réaliser le bloc est choisie parmi le polyméthacrilitide ou le polystyrène expansé. Les mousses de polyméthacrilitide connues sont par exemple: Le Rohacell 51 HF présentant des valeurs: sr = 1,07, tanS = 0,0002; Le Rohacell 71 HF présentant des valeurs Er = 1,08, tanô = 0,0003. La mousse en polystyrène expansé est par exemple de l'EPS (sr = 1,56, tans = 0,002), vendue par Emerson et Cuming. Comme représenté sur la figure 2, l'évidement 11 se prolonge dans sa partie basse par une ouverture 12 qui est utilisée, comme cela sera expliqué ci-après, pour le passage d'un connecteur permettant de relier l'antenne à des circuits de traitement des signaux électromagnétiques. De préférence, et comme représenté sur la figure 3, l'antenne conforme à la présente invention est obtenue en réalisant deux demi-blocs , 10' du type de celui représenté à la figure 2, en munissant ces deux demi-blocs de trous de centrage 13, 13' et en prévoyant des plots 14 en un matériau qui peut être identique au matériau des blocs 10, 10'. Une fois les deux demi-blocs assemblés avec insertion du connecteur 20 dans l'évidement 12, on réalise la partie antenne proprement dite en projetant dans la forme donnée par les évidements 11, il' une peinture métallisée, notamment une peinture à base d'argent ou une peinture en tout autre matériau conducteur électriquement. De préférence, la peinture doit avoir s une teneur en argent ou en matériaux conducteurs relativement importante, d'au moins 50% pour l'argent, pour assurer une bonne conductivité électrique. Les peintures utilisées sont (par exemple), la peinture Protavic AL-51 chargée en argent ou la peinture Beckers à base de CuAg. Dans le présent cas, la forme réalisée par les deux évidements 11, 1l' présente une ouverture maximale au sommet de la structure, ce qui correspond à une antenne monopole de type SDM (Semi-Circular Disk Monopole). Avec cette forme spécifique, l'intérieur des évidements 11,11' est complètement métallisé. L'utilisation d'une métallisation après assemblage permet outre la réalisation d'une métallisation complète de la structure, i5 d'éviter en plus toute coupure électrique entre les deux demi-évidements 11, 1l' et d'assurer la continuité électrique avec l'âme centrale du connecteur 20. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on métallise également la partie inférieure 15 des deux blocs 10, 10' de mousse assemblés l'un à l'autre, de manière à réaliser un plan de masse. En utilisant le procédé décrit ci-dessus, on a donc réalisé une antenne monopole de type SDM (semi-circulaire) en négatif qui possède, comme démontré ciaprès, les mêmes caractéristiques en terme d'adaptation et de diagramme de rayonnement qu'une antenne SDM réalisée en positif ou même qu'une antenne CDM (Circular Disk Monopole). Le procédé décrit ci-dessus présente un certain nombre d'avantages. Notamment, les supports de maintien de l'antenne sont intégrés à la structure, le procédé de réalisation est simple à mettre en oeuvre et l'antenne ainsi obtenue est légère, compacte et rigide. Sur la figure 5, on a représenté en perspective une antenne SDM fabriquée conformément à la présente invention et qui a été utilisée pour réaliser des simulations. Dans le cadre de la présente invention, la forme finale des blocs de mousse assemblés est complètement arbitraire. Elle a par exemple une forme en U inversé sur la figure 5. Dans le cadre de la présente invention, on a utilisé un matériau plastique, plus particulièrement une mousse telle que celle vendue sous la référence Rohacell 51 HF présentant une permittivité Er = 1,07 et une tangente 8 = 0,0002. D'autres types de mousse telles que ceux mentionnés ci-dessus peuvent aussi être utilisés. Deux blocs ont été réalisés et assemblés comme décrit ci-dessus pour donner la structure 100. La forme 101, correspondant à l'antenne proprement dite, a été métallisée avec une peinture à base d'argent et la face inférieure 102 des blocs assemblés a aussi été métallisée, de préférence avec la même peinture pour réaliser un plan de masse. Les résultats de la simulation ont été comparés avec les résultats obtenus dans le cas d'une structure SDM classique. Les résultats obtenus sont représentés sur les courbes de la figure 6. La figure 6 donne l'adaptation respectivement, sous forme d'un abaque de Smith pour la figure 6a et d'une courbe donnant Su1 en dB en fonction de la fréquence. On voit d'après les courbes que les résultats obtenus sont très bien corrélés, ce qui signifie que le matériau utilisé pour réaliser les blocs ne perturbe pas le fonctionnement de la structure. D'autre part, la figure 7 présente un diagramme de rayonnement dans les plans Phi = O' et Phi = 90 pour une antenne SDM réalisée selon le procédé de la présente invention. Les diagrammes de rayonnement représentés sont issus de simulations électromagnétiques réalisées sur l'antenne de la figure 3. Ils sont donnés à une fréquence de 650MHz, dans deux plans de coupes orthogonaux (Phi=00 et Phi=90') en polarisations parallèle et croisée. La forme du diagramme est celle d'un monopole traditionnel (forme d'un tore) qui est omnidirectionnel dans un plan azimutal, avec un faible niveau de polarisation croisée ( REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une antenne monopole, caractérisé en ce qu'il consiste à creuser un bloc (10,10',100) d'une matière plastique à la forme de l'antenne et à métalliser la forme (11,11 ',1 01) ainsi obtenue. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique présente une permittivité Er 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière plastique présente une tangente de perte (tang b) 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière plastique est une mousse telle que du i5 polystyrène expansé ou une mousse de polyméthacrylitide. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la métallisation est réalisée avec un matériau à base d'argent ou à base d'un matériau conducteur électriquement. 6 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - dans deux blocs de matière plastique acollable, réalisation sur la face acollable d'un évidement correspondant à une partie d'antenne, - assemblage des deux blocs de manière à obtenir une forme à la forme de l'antenne, et - métallisation de la forme. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'évidement est obtenu par moulage ou par usinage des blocs de matière plastique. 8 - Procédé selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'évidement se prolonge par un évidemment supplémentaire (12) permettant l'insertion d'un connecteur. 9 - Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en io ce que l'on métallise la partie inférieure (15,102) des deux blocs pour réaliser un plan de masse.