Brevet FR2861898A1 — publié le 20050506

Domaine de l'invention La présente invention concerne une Antenne à micro-ondes comprenant un support diélectrique avec au moins un ruban conducteur. Etat de la technique Selon le document JP-08 125 432 A on connaît un support diélectrique à plusieurs couches, muni de conducteurs en forme de ru-bans. Un radiateur en forme de corne est couplé à un ruban conducteur grâce à une fente réalisée dans le support. Le couplage par la fente nécessite un usinage compliqué du support de ruban conducteur. En particu- lier, il faut exécuter des travaux de fraisage compliqués et coûteux pour enlever la matière de la plaque de circuit. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une antenne à microondes du type défini ci-dessus, caractérisée par un couvercle métallique ou métallisé installé au-dessus du support diélectrique sur son côté correspondant au conducteur en ruban, le couvercle intégrant au moins une antenne à guide d'ondes, notamment en forme d'entonnoir ou de corne, le fond ou l'extrémité côté excitation de l'antenne à guide d'ondes en forme d'entonnoir ou de corne se trouvant au-dessus du ruban conducteur, et un élément de transformation au-dessus du ruban conducteur pour le passage d'ondes partant du ruban conducteur vers l'ouverture de l'antenne à guide d'ondes. Ainsi, l'antenne à micro-ondes se réalise de manière simple sans nécessiter de technique d'usinage compliquée. Comme le fond ou l'extrémité côté excitation du radiateur à guide d'ondes en forme d'entonnoir ou de corne est installé au-dessus d'un ruban conducteur qui est tourné notamment vers le côté avant du support diélectrique et ainsi directement vers l'antenne à guide d'ondes, il est inutile de prévoir une fente de couplage par ailleurs usuelle dans le plan de masse HF, pour un montage d'antenne étiquette à couplage de fente, qui émet en direction du côté arrière du support diélectrique HF. Le couvercle métallique prévu de toute façon pour blinder le circuit d'alimentation de l'antenne ayant une hauteur de construction nécessaire, sera utilisé directement comme antenne à guide d'ondes. Des émetteurs de guide d'ondes en forme d'entonnoirs ou de cornes sont intégrés dans ce couvercle en utilisant toute sa hauteur constructive. Comme l'ouverture du guide d'ondes se trouve directement au-dessus du ruban conducteur, on réalise une construction dans laquelle le ruban conducteur rejoint un conducteur à triplaques, en quelque sorte asymétrique, excitant l'ouverture du guide d'ondes (fente) au niveau de son fond ou de son extrémité du côté de l'excitation pour entrer en oscillations. La réalisation selon l'invention permet d'atteindre les largeurs de bande requises d'environ 5 GHz. En outre, la réalisation géométrique de la corne/entonnoir permet d'obtenir différents angles d'ouverture en azimut et élévation. Un réseau d'antennes en forme de corne ou d'ouvertures d'antennes en forme de corne assure une performance analogue à un montage d'antennes étiquettes, à couplage de fente, émettant en direction du côté arrière de la plaque de circuit conducteur HF. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: l'élément de transformation est formé notamment d'un corps diélectrique dont le côté inférieur se trouve au-dessus du ruban conducteur, la distance entre le côté inférieur du corps et le ruban conducteur diminuant en direction de l'ouverture de l'antenne à guide d'ondes, l'élément de transformation est en forme de segment de cercle ou de gradin et son épaisseur est adaptée à la largeur du ruban conducteur, l'élément de transformation rejoint par sa surface d'extrémité du côté frontal la paroi extérieure de l'antenne à guide d'ondes et par une autre surface d'extrémité du côté frontal la paroi intérieure du couvercle, l'antenne à guide d'ondes a une section rectangulaire et le grand côté est perpendiculaire à l'extension longitudinale du ruban conducteur, plusieurs antennes à guide d'ondes sont réparties suivant un réseau en lignes et/ou en colonnes dans le couvercle, un couvercle séparé est prévu pour chaque antenne à guide d'ondes, ce couvercle étant sous la forme d'un composant SMD pour être soudé 30 et/ou collé sur le support diélectrique, un réseau à plusieurs antennes à guide d'ondes est réalisé dans le couvercle constitué par un composant SMD pour être soudé et/ou collé sur le support diélectrique, le couvercle comporte du côté intérieur des structures formant des 35 chambres de blindage. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe d'un montage d'antennes étiquettes, la figure 2 montre un montage d'antennes plates avec un boîtier métallique, la figure 3 montre un montage d'antennes selon l'invention avec une antenne à guide d'ondes, la figure 4 montre un réseau d'antennes avec plusieurs émetteurs de guides d'ondes intégrés dans le couvercle, la figure 5 montre une section d'une antenne en forme de corne dont le couvercle est réalisé sous la forme d'un composant SMD (composant monté en surface), la figure 6 montre une coupe longitudinale d'une antenne en forme de corne dont le couvercle est constitué par un composant SMD, la figure 7 montre un réseau d'antennes avec chaque fois une antenne en forme de corne dans un composant SMD, la figure 8 montre un réseau d'antennes avec plusieurs antennes en forme de corne dans un composant SMD, la figure 9 montre un montage d'antennes étiquettes garnies séparé-ment. Description de modes de réalisation Avant de décrire l'invention proprement dite on présentera 25 ci-après les solutions actuelles auxquelles se rattache l'invention pour en éviter les inconvénients. La figure 1 montre une coupe d'un montage d'antennes plates à couplage de fente. Un élément d'étiquette 31 carré est placé sous un couvercle protecteur 32 en polyamide. Son côté arrière est occupé par un film de polyester 33. Le support HF 34 qui se trouve en dessous porte sur sa face inférieure une ligne de transmission de signaux sous la forme d'un conducteur en ruban 35. Le côté supérieur du support HF comporte une fente de couplage 36 perpendiculaire à la ligne de transmission de signaux 35. Cette fente de couplage est fraisée ou gravée dans le revête- ment de masse 37. Sous le support HF 34 se trouve la paroi arrière 38 du boîtier. La distance entre le siège de couplage 36 et l'élément plat 31 (l'air) est inférieure à 1/4 de la longueur d'onde de fonctionnement, par exemple 0,9 mm. La fente de couplage 36 excite les oscillations dans l'élément plat 31. Dans le cadre de ce principe de construction il faut exécuter des travaux de fraisage compliqués et coûteux pour enlever la matière de la plaque de circuit imprimé. Les travaux de fraisage peuvent être évités si le signal radar est émis par la face avant de la plaque de circuit (la face corn- portant les composants HF). L'inconvénient de l'utilisation d'antennes plates est le manque de largeur de bande. En outre, le boîtier/couvercle 3 métalliques (figure 2) perturbent le blindage du circuit HF. L'élément plat 31 est distant de la surface supérieure 1 de la plaque de circuit comportant un ruban conducteur 2 d'environ 0,8 jusqu'à 1 mm et le couvercle formant blindage 3 a une hauteur de 6 mm (figure 2). Le diagramme d'antennes est déformé comme le montrent les lignes de champ de la figure 2 et on ne peut obtenir l'angle d'ouverture important, requis, en azimut, correspondant par exemple à 90 . Dans le cas de l'antenne à micro-ondes selon l'invention re- présentée en coupe à la figure 3, l'élément plat est remplacé par une antenne à guide d'ondes 4 en forme d'entonnoir ou de corne intégré dans le couvercle 3 métallique ou métallisé. Le fond ou l'extrémité d'excitation de l'antenne à guide d'ondes 4 se trouve directement au- dessus du ruban conducteur 2 et en est séparé par un intervalle d'air; cela signifie que le ruban conducteur 2, contrairement à l'élément plat, se trouve sur le côté du support diélectrique 1 tourné vers l'antenne à guide d'ondes 4. Pour l'antenne à guide d'ondes 4 ou son ouverture en forme de corne ou d'entonnoir dans le couvercle 3 on a utilisé toute la hauteur disponible du couvercle 3 égale à 6 mm. L'antenne à guide d'ondes 4 s'élargit dans la direction de l'émission. A côté de l'antenne à guide d'ondes 4 il y a un élément de transformation notamment diélectrique 5 délimité vis-à-vis de sa surface d'extrémité frontale par la paroi extérieure de l'antenne à guide d'ondes 4 et la paroi intérieure du couvercle 3 pour rejoindre le ruban conducteur 2 vers l'ouverture de l'antenne à guide d'ondes 4 fonctionnant comme une fente. Le côté inférieur 6 de l'élément de transformation 5 est installé de manière alignée au-dessus du ruban conducteur 2; son épaisseur est adaptée à la largeur de ce conducteur 2 et la distance entre le côté inférieur 6 et le ruban conducteur 2 dans la direction de l'ouverture de l'antenne à guide d'ondes 4 diminue de manière constante en partant de la hauteur du couvercle; cela signifie que l'élément de transformation est en forme de segment de cercle. L'élément de transformation 5 tire les lignes de champs du ruban conducteur 2 dans l'ouverture de l'antenne à guide d'ondes 4 et ces lignes de champs forment par rapport à l'axe central de l'antenne à guide d'ondes 4 des arcs de cercle symétriques. Le diagramme d'antennes est ainsi symétrique contrairement à la figure 2 et son angle d'ouverture maximum dans la direction azimutale est égal à 90 utilisable. Comme le montre la figure 4, le fond ou l'ouverture côté excitation de l'antenne à guide d'ondes 4 rectangulaire; il en est ainsi également de sa section et le grand côté du rectangle est perpendiculaire à l'extension longitudinale du ruban conducteur. Le ruban conducteur 2 est situé précisément sous l'axe de symétrie du rectangle pour le grand côté du rectangle. D'autres réalisations géométriques de l'entonnoir ou de la corne permettent d'obtenir des angles d'ouverture différents en azimut et élévation. Grâce à la construction selon l'invention, le microconducteur 2 rejoint une sorte de ligne triplaque asymétrique qui finalement ex- cite l'ouverture inférieure (fente) de l'antenne à guide d'ondes 4 ou de l'antenne en forme de corne pour osciller. Dans l'exemple de réalisation de la figure 4 on a un réseau de quatre antennes à guide d'ondes 4 représenté dans le même couvercle 3. Ces antennes à guide d'ondes 4 peuvent être prévues suivant un réseau en lignes et/ou en colonnes. Pour les applications à un radar de véhicule automobile, ce réseau est de préférence en forme de colonnes pour limiter l'angle d'ouverture vertical à 30 , c'est-à-dire pour éviter l'émission d'énergie inutile, en particulier au-dessus de la hauteur prévisible des obstacles. Pour l'azimut on conserve l'angle d'ouverture d'origine de 90 , pour détecter notamment les voies de circulation voisines et les angles morts. Il est également possible de loger n'importe quelle antenne en corne dans un couvercle distinct. Entre chaque fois la paroi extérieure 4 d'une antenne à guide d'ondes et le côté intérieur du couvercle on a un élément de transformation 5. Des antennes à guide d'ondes 4 peuvent servir d'antennes d'émission et d'antennes de réception. On peut également prévoir des ré-seaux avec un nombre différent d'éléments séparés pour le sens de l'émission et le sens de la réception, pour arriver à des caractéristiques d'antennes précises pour des applications spéciales comme par exemple un fonctionnement marche/arrêt, la pré-collision, la détection des angles morts, l'aide aux manoeuvres de rangement, l'aide en marche-arrière, l'entrée sans clé, etc. L'élément de transformation 5 peut être réalisé comme ligne guide d'ondes ou encore comme transformateur à échelons avec des éléments de conducteur de longueur X/4. A côté des antennes à guide d'ondes 4, le couvercle 3 peut également intégrer les structures 7, notamment des entretoises pour for- mer des chambres de blindage au-dessus de chaque antenne à guide d'ondes 4, distincte, en particulier dans le cas d'un réseau. A la fois les antennes à guide d'ondes et les structures 7 peuvent être réalisés avec le couvercle, par exemple par fluage à la presse au cours d'une seule opération. Dans la réalisation selon les figures 5 à 8, la ou les antennes à guide d'ondes 4 sont logées chacune séparément dans un couvercle 3 ou en commun dans un même couvercle 30, celui-ci étant alors sous la forme d'un composant SMD. Un tel couvercle 3 ou 30 est relié directement au substrat HF (support diélectrique) 1 ou à ses chemins conducteurs par une pâte de collage par brasure ou un poteau de collage. Les couvercles 3, 30 sont métalliques ou sont en matière plastique partiellement métallisée; ils sont formés pour être mis en place par collage et/ou enfichage sur le substrat HF. L'avantage des antennes en matière plastique métallisée en partie est celui d'une liberté de forme pratiquement illimitée pour réaliser le passage entre le microconducteur et l'émetteur d'antennes ainsi que la combinaison de matières avec des constantes diélectriques différentes. A côté d'antennes en forme de corne ou d'entonnoir on peut également pré-voir d'autres formes de radiateurs dans le couvercle 3, 30, réalisés comme composants SMD; on peut par exemple intégrer des antennes à encoche ou des antennes Vivaldi (antennes imprimées) ou des antennes plates. L'antenne encoche correspond à une forme spéciale de l'antenne en forme de corne dont l'angle d'ouverture vertical peut être augmenté de manière significative pour réduire la largeur de la corne. L'antenne étiquette selon la figure 9 peut être notamment réalisée comme antenne à couplage de fente, le côté d'installation étant ici le substrat HF 1. Le ruban conducteur 2 se trouve sur le côté inférieur comme conducteur à vide. Une fente de couplage 52 est prévue dans la surface de masse du côté supérieur du substrat HF 1. On évite les travaux de fraisage coûteux du substrat de support. Entre l'étiquette 53 du support d'élément plat 54 on a prévu un cadre 55 comme étiquette à. fente qui sert d'organe d'écartement entre le support d'élément plat 54 et le substrat HF. REVENDICATIONS 1 ) Antenne à micro-ondes comprenant: - un support diélectrique (1) avec au moins un ruban conducteur (2), un couvercle (3) métallique ou métallisé installé au-dessus du support diélectrique (1) sur son côté correspondant au conducteur en ruban, le couvercle intégrant au moins une antenne à guide d'ondes (4), notamment en forme d'entonnoir ou de corne, le fond ou l'extrémité côté ex-citation de l'antenne à guide d'ondes (4) en forme d'entonnoir ou de corne se trouvant au-dessus du ruban conducteur (2), et un élément de transformation (5) au-dessus du ruban conducteur (2) pour le passage d'ondes partant du ruban conducteur (2) vers l'ouverture de l'antenne à guide d'ondes (4). 2 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de transformation (5) est formé notamment d'un corps diélectrique dont le côté inférieur (6) se trouve au-dessus du ruban conducteur (2), la distance entre le côté inférieur (6) du corps et le ruban conducteur (2) diminuant en direction de l'ouverture de l'antenne à guide d'ondes (4). 3 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de transformation (5) est en forme de segment de cercle ou de gradin et son épaisseur est adaptée à la largeur du ruban conducteur (2). 4 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de transformation (5) rejoint par sa surface d'extrémité du côté frontal la paroi extérieure de l'antenne à guide d'ondes (4) et par une autre 30 surface d'extrémité du côté frontal la paroi intérieure du couvercle (3). 5 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'antenne à guide d'ondes (4) a une section rectangulaire et le grand côté 35 est perpendiculaire à l'extension longitudinale du ruban conducteur. 6 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs antennes à guide d'ondes (4) sont réparties suivant un réseau en lignes et/ou en colonnes dans le couvercle (3). 7 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' un couvercle (3, 30) séparé est prévu pour chaque antenne à guide d'ondes (4), ce couvercle étant sous la forme d'un composant SMD pour être soudé et/ou collé sur le support diélectrique (1). 8 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' un réseau à plusieurs antennes à guide d'ondes (4) est réalisé dans le couvercle constitué par un composant SMD (32) pour être soudé et/ou collé sur le support diélectrique (1). 9 ) Antenne à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce que le couvercle (3) comporte du côté intérieur des structures (7) formant des chambres de blindage.