Brevet FR2916087A1 — publié le 20081114

ANTENNE MINIATURISEE POUR UTILISATION GRAND PUBLIC La présente invention porte sur la réalisation de familles d'antennes, directives ou non, de taille adaptée à des usages grand public, et présentant des caractéristiques nouvelles de faible sensibilité par rapport à un usage grand public (proximité de la main ou de la tête, proximité de conducteurs notamment). Elles sont notamment utilisables notamment dans un contexte de télécommande et de télécommunications grand public, d'identification sans contact ( RFID selon la terminologie classique), et comme antennes de télévision c'est à dire dans lequel les aspects dimensions, poids et coût (coût de revient direct mais aussi coût d'intégration dans un système) sont autant ou plus importantes que les performances techniques pures. Les dispositifs pour le grand public utilisant des communications par radio (par exemple la transmission point à point d'images vidéo) ou qui sont radio-commandés à distance deviennent de plus en plus nombreux, et ces dispositifs utilisent diverses bandes de fréquences, allant de 27 Mégahertz (Mhz) jusqu'à 2,4 Gigahertz (Ghz) et au--delà. Les techniques d'identification sans contact utilisent fréquemment la bande de fréquences des 13,56 Mhz, et la télévision utilise des fréquences allant de plus de 100 MHz à près de 1 Ghz. Les principes de l'invention s'appliquent à une gamme de fréquence qui comprend les fréquences allant de 10 Mhz à plusieurs GHz. Lorsque ces dispositifs présents en un même lieu sont nombreux, il est intéressant de disposer d'une liaison radio directionnelle qui permet soit d'aider l'utilisateur à sélectionner le dispositif qu'il souhaite commander, soit à améliorer la qualité d'une liaison radio point à point. Dans le cadre d'une utilisation grand public, il est intéressant de pouvoir disposer d'antennes directives qui possèdent l'ensemble des caractéristiques suivantes : a) performances techniques en termes de directivité et 5 de gain adaptées à l'application considérée b) dimensions et coût aussi réduits que possible c) très facile d'emploi dans l'environnement électronique usuel pour ce type de dispositifs, en particulier faible sensibilité par rapport à 10 l'environnement, et notamment la proximité de l'utilisateur ou d'autres dispositifs techniques, par exemple des conducteurs tels que des masses métalliques ou des batteries On remarquera que : a) les besoins décrits ci-dessus sont différents de 15 ceux pour une utilisation professionnelle, dans laquelle au contraire la performance technique maximum est requise b) la réduction de taille peut porter sur l'antenne elle-même aussi bien que sur les dimensions du plan de masse qui lui est associé 20 c) lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur est faible, le gain absolu des antennes utilisées n'est pas forcément un point essentiel d) la largeur de bande permise par l'antenne est souvent un élément important pour les applications ; en 25 particulier, les bandes de fréquences ISM , c'est à dire les bandes de fréquences à usage industriel, scientifique et médical pour lesquelles une licence préalable n'est pas requise imposent souvent des largeurs de bande de l'ordre de quelques pourcents (c'est notamment le cas pour la bande de 30 fréquence des 2,4 Ghz, dont la largeur de bande est de 3,4 % environ) Un but principal de la présente invention est de favoriser les applications grand public, et notamment les applications mentionnées ci-dessus, en fournissant des antennes qui peuvent être intégrées à des dispositifs électroniques grand public de faible dimensions et de faible coût, tels par exemple que des télécommandes ou des réseaux de communication sans fil, des terminaux utilisateur d'identifications sans contact ou des antennes de télévision, et qui permettent une utilisation aussi simple que possible dans le cadre de ces applications. Un autre but principal de l'invention est d'utiliser les possibilités de réduction de la taille des antennes permises par l'invention pour réaliser des antennes de taille aussi réduite que possible, la notion de taille de l'antenne incluant la taille minimum du plan de masse qui est nécessaire pour un bon fonctionnement de l'antenne. Dans le domaine des antennes, on peut citer les références suivantes : Référence 1. Le livre Antennas for all applications de John D. Kraus et Ronald J. Marhefka, qui en particulier décrit de manière détaillée divers types d'antennes, dont les antennes en hélice, et ainsi que de nombreuses techniques de calcul relatives aux antennes Référence 2. L'article des IEEE Transactions on antennas and Propagation Vol 39 N 6 juin 1991 Study of an internally matched helical beam antenna Ce document décrit le principe général ainsi que la mise en oeuvre détaillée d'une antenne en hélice dont les dimensions sont réduites grâce aux techniques d' onde lente , ces techniques étant mises en oeuvre par rapport à des surfaces et au moyen d'inductances et de capacités distribuées dont la valeur est calculée explicitement à partir desdites surfaces. Ce principe est donc inapplicable à des antennes sans surfaces en regard qui soient significatives et déterminables. Par ailleurs le fonctionnement interne de l'antenne n'est pas détaillé puisqu'il est fait référence à une hélice en mode axial, alors que les calculs de temps de propagation à l'intérieur de l'antenne montrent des différences significatives par rapport à une antenne en hélice classique fonctionnant en mode axial. Référence 3. The Spiro Helical Antenna qui est la thèse de Mastère en Sciences de Idine Ghoreishian auprès du Virginia Polytechnic Institute and State University et qui est disponible par Internet auprès du site http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-120899-112725/ qui indique que l'accès au document est sans restriction et donne accès au document par téléchargement Ce document décrit le principe général ainsi que la mise en oeuvre détaillée d'une antenne en hélice fonctionnant en mode axial dont les dimensions sont réduites en remplaçant le conducteur filaire d'une hélice conventionnelle par une hélice primaire ; les limites de cette technique sont aussi mentionnées dans ce document, à savoir une impédance très élevée et possédant une composante réactive importante. Référence 4. L'article de Radioengineering Volume 10 No4, décembre 2001 intitulé Solenoid above ground plane - Equivalent circuit Ce document décrit une modélisation d'un solénoïde valable pour des fréquences de 45 Mhz à plus de 10 Ghz et la valide à partir de mesures concrètes. Le circuit équivalent résultant de la modélisation comporte notamment des capacités entre chaque spire du solénoïde. Ce document se limite à une simple modélisation du solénoïde. Référence 5. L'article des IEEE Transactions on antennas and Propagation Vol 36 N 10 octobre 1988 Backfire radiation from a monofilar helix with a small ground plane Ce document décrit l'influence de la taille du plan de masse d'une antenne en hélice fonctionnant en mode axial : lorsque le plan de masse a une dimension importante, l'antenne rayonne dans une direction opposée au plan de masse, lorsque le plan de masse a une dimension réduite ou n'existe pas, l'axe de rayonnement est en direction du plan de masse, c'est à dire de sens opposé par rapport au cas précédent. Aucune possibilité de miniaturisation n'est mentionnée dans ce document. Référence 6. La page Internet 6.6 Piece-wise uniform electrically linear dielectrics (http://web.mit.edu./6.013 book/www/chapter6/6.6.html) qui décrit le comportement des lignes du champ électrique à la frontière entre deux milieux de constantes diélectriques différentes, et notamment pourquoi les lignes de champ électrique divergent en passant à un milieu de constante diélectrique inférieure. Ces références, et en particulier la Référence 1, 25 contiennent elles-mêmes d'autres références qui peuvent être utiles pour la présente invention. Par rapport aux solutions précédentes, la présente invention apporte les avantages suivants : 30 a) Grande insensibilité par rapport à l'environnement immédiat (conducteurs électriques et corps de l'utilisateur notamment) b) Faibles dimensions à la fois de l'antenne et du plan de masse qui lui est associé c) Facilité d'obtention d'antennes possédant une impédance purement réelle d) Facilité de gestion des fréquences de résonance e) Grande simplicité et faible coût de fabrication f) Facilité d'utilisation dans les environnements techniques usuels pour des dispositifs grand public Comme il sera vu ci-dessous, et notamment dans la section Observations expérimentales , les antennes selon l'invention présentent des caractéristiques particulièrement avantageuses. Par ailleurs, les antennes selon l'invention qui sont réalisées avec du fil isolé ne peuvent pas être réalisées avec toutes les catégories de fil isolé. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en références aux figures annexées dans lesquelles : La Figure 1 montre un exemple de maille élémentaire d'antenne selon l'invention, et la Figure 2 un exemple de champ électrique à l'intérieur de cette maille. La Figure 3 montre un détail du champ électrique à l'intérieur de la maille dans une configuration selon l'invention, et la Figure 4 montre le même détail dans une configuration différente de l'invention. Les Figures 5 à 11 montrent différents exemples de mailles élémentaires selon l'invention. La Figure 12 montre un détail du champ électrique pour la maille élémentaire de la Figure 5. Les Figures 13 à 16 montrent des structures d'antennes qui constituent des variantes de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Sur les différentes figures, on a conservé les mêmes références pour désigner des éléments identiques ou 5 similaires. A) OBSERVATIONS EXPERIMENTALES Les observations ci-dessous portent sur des exemples concrets d'antennes possédant des caractéristiques 10 particulières et avantageuses pour une utilisation grand public, réalisables de manière simple et économique. A.1) Une antenne directive à 2,4 Ghz, associée à un plan de masse minimal Il n'existe pas actuellement d'antenne pour une 15 fréquence de 2,4 Ghz qui possède l'ensemble des caractéristiques suivantes : - une forte directivité - faible dimensions y compris avant le plan de masse (des dimensions de l'ordre de quelques millimètres pour 20 pouvoir être incluse dans un téléphone portable) très faible sensibilité par rapport à son environnement proche, et notamment faible sensibilité par rapport à la proximité de la main de l'utilisateur du téléphone portable 25 La présente invention a permis de réaliser une telle antenne. A.2) Une antenne d'impédance réelle à 13,56 Mhz, peu sensible ou adaptée à son environnement Il n'existe pas actuellement d'antenne miniaturisée 30 fonctionnant à 13,56 MHz qui ne soit pas perturbée par un environnement métallique proche, notamment pour ce qui concerne la possibilité de garder une impédance réelle alors que l'environnement métallique proche varie. La présente invention a permis de réaliser une telle antenne. B) UN EXEMPLE D'ANTENNE SELON L'INVENTION Les Figures 1 et 2 décrivent un exemple de maille élémentaire d'antenne rayonnante (ARA) selon l'invention. Pour cet exemple, le cas d'une hélice cylindrique bobinée à spires jointives avec du fil isolé a été choisi. Il sera montré ultérieurement que divers autres moyens de mise en oeuvre de l'invention sont possibles. Cette antenne comprend une succession de mailles élémentaires, telles que décrites par les Figures 1 et 2. La Figure 1 illustre la disposition physique des éléments d'une maille élémentaire d'une telle antenne : a) (CEM) est le champ électromagnétique auquel l'antenne est soumise (si elle est en réception) ou qu'elle génère (si elle est en émission), l'antenne fournissant un signal électrique (SEL) variable si elle est en réception ou étant soumise à un signal électrique (SEL) variable si elle est en émission b) (CO) est un fil conducteur dont (P1X) et (P2X) sont deux portions consécutives, et (P1X) et (P2X) sont respectivement des premières et des deuxièmes portions consécutives du conducteur (CO), de formes géométriques substantiellement similaires, disposées : - alternativement et en séquence le long du parcours 30 du champ électromagnétique (CEM) associé au signal électrique (SEL) variable, - selon une direction préférentielle (DIP) d) (ISX) est un isolant de constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu ambiant (MIA) de l'antenne rayonnante (ARA), le milieu ambiant étant typiquement l'air pour des utilisations grand public e) on peut supposer sans perte de généralité que les lignes de champ électrique sont disposés de la gauche vers la droite des Pour la Figure 1, mais aussi pour l'ensemble des antennes rayonnantes (ARA) selon l'invention : aa) Les portions (P1X) et (P2X) sont de formes géométriques substantiellement similaires, et disposées selon une direction préférentielle (DIP), ce qui signifie dans le contexte de l'invention que, substantiellement : - on passe de manière continue et progressive entre les formes géométriques de portions (P1X) et (P2X) consécutives - les formes géométriques de portions (P1X) et (P2X) consécutives sont parallèles bb) Un conducteur (CO) continu bobiné en hélice substantiellement cylindrique satisfait à la condition aa) cc) Un conducteur (CO) continu bobiné en hélice substantiellement conique satisfait à la condition aa) dd) Dans les exemples bb) et cc) l'axe du cylindre ou du cône peut être une droite ou une courbe régulière ee) Un conducteur (CO) continu bobiné en spirale plane ou sur une surface substantiellement régulière satisfait à la condition aa) ff) Un conducteur (CO) non continu constitué d'éléments droits, parallèles et de dimensions voisines satisfait à la condition aa) gg) Un conducteur (CO) non continu constitué d'éléments, parallèles de formes et de dimensions voisines satisfait à la condition aa) hh) Le signal électrique (SEL) et le champ électromagnétique (CEM) sont par définition variables dans le temps dans le cas d'une antenne rayonnante ; dans le cas général, en conséquence, les portions (P1X) et (P2X) rie sont pas au même potentiel électrique, et des lignes de champ électrique existent donc entre ces portions Pour la Figure 2, mais aussi pour l'ensemble des antennes rayonnantes (ARA) selon l'invention : ii) d'une manière générale, en chaque point de l'espace, le champ électrique E, le champ magnétique B et le vecteur représentant l'onde électromagnétique sont liés par les équations de Maxwell kk) en conséquence, les conditions imposées au champ électrique existant entre les portions (P1X) et (P2X) par un élément (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) d'une telle paire de portions successives, imposent des contraintes à l'ensemble du champ électromagnétique reçu ou généré par l'antenne rayonnante (ARA) 11) dans le cadre de la présente invention, les 25 contraintes sur le champ électrique : - portent sur le champ dit proche , c'est à dire à l'intérieur et au voisinage de l'antenne - proviennent de phénomènes de réfraction ou de réflexion des lignes de champ électrique dues aux interface 30 existant entre les divers éléments qui composent chaque élément (ECX) et le milieu ambiant (MIA) mm) on remarquera aussi qu'il existe des lignes de champ électrique qui ne sont pas impactées par le mécanisme précédent, et qui sont celles qui sont substantiellement perpendiculaires à l'axe qui joint les centres des portions (P1X) et (P2X) l'antenne peut rayonner et le mécanisme précédent n'a pas de conséquence directe ou automatique sur le champ lointain ou le diagramme de rayonnement La Figure 2 illustre les interactions entre les portions (P1X) et (P2X) : a) (P1X) et (P2X) sont les deux portions consécutives de l'antenne rayonnante (ARA) disposées comme dans la Figure 1 b) l'isolant (ISX) grâce à sa constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu ambiant (MIA) de l'antenne rayonnante (ARA) infléchit localement à l'interface entre l'isolant (ISX) et le milieu ambiant (MIA) les lignes du champ électrique (CEX) reliant la première portion (P1X) à la deuxième portion (P2X) c) l'isolant (ISX) agit donc dans ce cas comme un élément (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de la paire La Figure 3 détaille le mécanisme du couplage entre les portions (P1X) et (P2X) représentées dans les Figures 1 et 2; dans cette figure : a) (P1X) et (P2X) sont deux portions consécutives, et la direction préférentielle (DIP) est la direction sur laquelle sont alignées les portions (P1X) et (P2X) b) (ISX) est un isolant de constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu ambiant (MIA) et dont l'épaisseur est au moins comparable au diamètre de la première portion (P1X) et de la deuxième portion (P2X) de la paire de portions successives; dans le cadre de la figure, et plus généralement dans le cadre de l'invention, typiquement le milieu ambiant (MIA) est l'air c) lorsque le milieu ambiant est de l'air une constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu ambiant (MIA) de 2 ou 3 suffit ; cela signifie que l'isolant (ISX) peut être une matière plastique courante telle que notamment le PVC ou le Teflon (marque déposée); une constante diélectrique supérieure peut aussi être utilisée, et par exemple, être obtenue en utilisant une matière plastique courante chargée avec des matériaux de constante diélectrique supérieure, tel que par exemple le dioxyde de titane d) comme il a été dit ci-dessus, l'isolant (ISX) agit donc dans ce cas comme un élément (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de la paire e) (LEA), (LEB) et (LEC) sont un découpage en trois éléments d'une ligne du champ électrique (CEX) reliant la première portion (P1X) à la deuxième portion (P2X) f) entre ces trois éléments de ligne de champ électrique, il existe deux interfaces entre l'isolant (ISX) et le milieu ambiant (MIA) g) l'élément (LEA) correspond à la partie de la ligne de champ électrique partant du conducteur de la portion (P1X) et située à l'intérieur de l'isolant (ISX) ; l'élément (LEB) correspond à la partie de la ligne de champ électrique située dans le milieu ambiant (MIA) ; la portion (LEC) correspond à la partie de la ligne de champ électrique arrivant au conducteur de la portion (P2X) et située à l'intérieur de l'isolant (ISX) h) la surface extérieure de l'isolant (ISX) qui recouvre les deux portions (P1X) et (P2X) est supposée substantiellement régulière ; en conséquence, des droites tangentes et normales à la surface extérieure de l'isolant (ISX) existant substantiellement en tout point de cette surface extérieure i) (Ni) est la droite normale au point où la ligne de champ électrique quitte l'isolant (ISX) en partant de la portion (P1X) et (N2) est la droite normale au point où la ligne de champ électrique entre dans l'isolant (P1X) en se dirigeant vers (P2X) j) la Référence 6 indique que les lignes de champ électrique divergent en passant à un milieu de constante diélectrique inférieure et convergent en passant à un milieu de constante diélectrique supérieure k) dans le cas général, il existe une différence de potentiel entre les portions (P1X) et (P2X), et donc des lignes de champ électrique entre ces portions (P1X) et (P2X), supposées ici, sans perte de généralité, aller de la portion (P1X) vers la portion (P2X) 1) on rappelle que une ligne de champ électrique arrivant sur ou quittant un conducteur parfait arrive ou quitte le conducteur normalement à ce conducteur ; dans le cas d'un conducteur métallique, une ligne de champ électrique arrivant sur ou quittant ce conducteur arrive ou quitte le conducteur de manière substantiellement normale à ce conducteur m) la ligne de champ électrique (LEA) se dirige donc de la gauche vers la droite vers la portion (P1X) et arrive sous une incidence oblique au point où la ligne de champ électrique quitte l'isolant (ISX) ; au point d'intersection entre la normale (Ni) et la surface extérieure de l'isolant (ISX) de la portion (P1X), la ligne de champ électrique diverge et se réoriente donc vers la droite n) au point d'intersection entre la normale (N2) et la surface extérieure de l'isolant (ISX) de la portion (P2X), la ligne de champ électrique converge ; elle se réoriente encore une fois vers la droite o) le champ électrique a donc été réorienté deux 10 fois vers la droite, et vers la direction préférentielle (DIP) p) on constate donc que des phénomènes de guidage des lignes de champ électrique entre les portions (P1X) et (P2X) existent et sont générés par les interfaces existant 15 entre : - d'une part les éléments qui composent les éléments (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre les deux portions successives (P1X) et (P2X) - le milieu ambiant (MIA) ou d'autres éléments 20 composant ces éléments (ECX) d'autre part Les éléments précédents font principalement référence à des considérations sur les angles et les formes des trajectoires des lignes de lignes de champ électrique ; en 25 particulier, il n'est fait référence à aucune fréquence particulière Une telle réorientation des lignes de champ électrique n'est pas automatique et n'existe pas dans tous les cas de figure. La Figure 4 indique un cas de figure ou une telle 30 réorientation ne se produit pas : - dans cette figure, l'isolant (ISX) a une épaisseur substantiellement inférieure au diamètre de la première 30 portion (P1X) et de la deuxième portion (P2X) de la paire de portions successives -l'élément de ligne de champ électrique (LEA) quitte la portion (P1X) de conducteur de manière substantiellement normale à ce conducteur ; dans ce cas, suite à cette faible épaisseur, cet élément de ligne de champ (LEA) est faiblement réorientée vers la portion (P2X) et arrive de manière substantiellement normale à la surface extérieure de l'isolant (ISX) - il y a donc peu de différence entre le cas de la Figure 4 d'une part et un cas de figure dans lequel l'isolant (ISX) serait absent d'autre part De manière expérimentale, on constate d'ailleurs que l'utilisation de fil émaillé classique pour la réalisation des portions (P1X) et (P2X), c'est à dire avec une épaisseur d'isolant faible par rapport au diamètre du fil conducteur, ne permet pas d'observer les phénomènes observés avec les antennes selon l'invention Toutefois, il est important de remarquer que si l'épaisseur de l'isolant (ISX) est important en valeur absolue, et notamment supérieure à 0,5 mm pour l'épaisseur existant entre la surface extérieure du conducteur (CO) et la surface extérieure de l'isolant (ISX), des phénomènes tels que ceux décrits en Figure 3 peuvent être observés, même si l'épaisseur relative de l'isolant (ISX) est faible par rapport à celle du conducteur (CO). C) LES PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION C.1) La maille élémentaire des antennes selon l'invention C.1.1) Un exemple de maille élémentaire selon l'invention La section B) Un exemple d'antenne selon l'invention ci-dessus décrivait une maille élémentaire possible pour une antenne rayonnante (ARA) selon l'invention, décrite dans les Figures 1 à 4. C.1.2) D'autres exemples de maille élémentaire Les Figures 5 à 11 décrivent d'autres exemples de mailles élémentaires pour une antenne rayonnante (ARA) selon l'invention. Dans toutes ces figures, la direction préférentielle (DIP) joint les centres des conducteurs des portions (P1X) et P2X) successives et les remarques aa) à mm) incluses de la section B) Un exemple d'antenne selon l'invention ci-dessus s'appliquent. Les Figures 5 à 8 décrivent des variantes de mailles élémentaires utilisant un isolant (ISX) et des phénomènes de réfraction des lignes de champ électrique aux interfaces entre l'isolant (ISX) et le milieu ambiant (MIA). Dans toutes ces figures, l'isolant (ISX) recouvre les deux portions (P1X) et (P2X) selon une surface substantiellement régulière avec une épaisseur d'isolant (ISX) au moins comparable au diamètre de la première portion (P1X) et de la deuxième portion (P2X) de la paire de portions successives. La Figure 12 résume, de manière analogue à la Figure 3, le chemin d'une ligne de champ électrique entre les portions (P1X) et (P2X). On remarquera que, comme dans la Figure 3, à chaque interface entre l'isolant (ISX) et le milieu ambiant (MIA), la ligne de champ électrique est concentrée au voisinage de la direction préférentielle (DIP) et réorientée vers celle ci. On remarquera aussi que ce mécanisme de guidage et de concentration peut s'effectuer même si la distance entre les portions successives (P1X) et (P2X) est plus importante que celle indiquée sur la figure, et que la ligne de champ électrique passe successivement plusieurs fois au travers de la partie étroite de l'isolant (ISX). La Figure 8 indique que la section des conducteurs des portions (P1X) et (P2X) n'est pas obligatoirement de section circulaire, et que de nombreuses formes sont possibles pour cette section. Les Figures 9 à 11 décrivent des variantes de mailles élémentaires utilisant au moins un élément (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de la paire comprend un conducteur (COX) de dimensions comparables au diamètre des deux portions (P1X) et (P2X) et à leur distance qui . est situé au voisinage des deux portions successives (P1X) et (P2X) -utilise la réflexion des lignes de champ électrique entre le conducteur (COX) pour réorienter les lignes de champ électrique reliant la première portion (P1X) à la deuxième portion (P2X) substantiellement vers la direction préférentielle (DIP) et les guider selon cette direction préférentielle (DIP) Dans ces mailles élémentaires, le phénomène de guidage et de concentration des lignes de champ électrique est effectué au moins en partie en utilisant la réflexion des lignes de champ électrique : le conducteur (COX), par exemple sans connexion électrique à un autre conducteur ou à une source de tension, reçoit les lignes de champ électriques provenant des portions (P1X) et est le point de départ de nouvelles lignes de champ électrique se dirigeant vers (P2X), et la dimension du conducteur (COX) le long de la direction préférentielle (DIP) assure ce phénomène de concentration et de guidage. C.1.3) Le cas particulier d'un conducteur continu Plusieurs variantes décrites dans le section D) Quelques exemples de variantes , et notamment les variantes décrites dans les Figures 13 à 15 montrent que le conducteur (CO) des portions (P1X) et (P2X) peut être un conducteur continu. C.1.4) Le cas particulier avec des portions discontinues de conducteur La variante décrite dans le section D) Quelques exemples de variantes selon la Figure 16 montre que le conducteur (CO) des portions (P1X) et (P2X) est formé par des sections non connectées de conducteur. C.2) Les caractéristiques électriques des antennes selon l'invention pour :Les antennes à conducteur continu C.2.1) L'impédance caractéristique de la structure formée par le conducteur et son environnement Lorsque le conducteur (CO) des portions (P1X) et (P2X) est un conducteur continu, et que le au moins un élément (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de la paire comprend un isolant (ISX), alors les premières portions(P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur en combinaison avec les isolants (ISX) de constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu ambiant (MIA) de l'antenne rayonnante (ARA) forment une ligne de transmission possédant une impédance distribuée (ZDX) substantiellement constante le long des premières portions (P1X) et des deuxièmes portions (P2X) de conducteur. Ce sera le cas notamment si les dimensions géométriques des portions (P1X) et (P2X) sont voisines, que leur distances sont voisines, et que l'isolant (ISX) a une épaisseur et une constante diélectrique substantiellement constantes. C.2.2) Des cas avantageux pour la gestion de cette impédance caractéristique Un cas avantageux pour les performances de l'antenne rayonnante (ARA) est observé lorsque l'impédance distribuée (ZDX) substantiellement constante a une valeur qui est voisine de celle du milieu ambiant (377 ohms pour l'air). C.2.3) L'influence de l'environnement de l'antenne sur cette impédance caractéristique La proximité d'éléments conducteurs tels que des masses métalliques, d'autres types de conducteurs (tels que des batteries) dans l'environnement d'utilisation (EVU) de l'antenne a une influence sur l'impédance de l'antenne rayonnante (ARA). En particulier, on observe expérimentalement que lorsque l'impédance distribuée (ZDX) substantiellement constante est supérieur à celle du milieu ambiant (377 ohms pour l'air), la proximité d'éléments métalliques réduit cette impédance, et en conséquence améliore les performances de l'antenne. Ce résultat est particulièrement avantageux lorsque l'antenne rayonnante (ARA) doit être utilisée dans un environnement comportant des masses métalliques importantes. C.2.4) Une structure sensiblement apériodique et la gestion des fréquences de résonance Il a déjà été remarqué que les mécanismes représentés en Figure 3 ne faisaient intervenir aucune fréquence particulière. Lorsque l'impédance de l'antenne rayonnante (ARA) est voisine de celle du milieu ambiant (377 ohms pour l'air), lorsque le conducteur (CO) est un conducteur continu, et que l'épaisseur du conducteur (CO) des portions (P1X) et (P2X) est voisine de la distance séparant ces deux conducteurs (ou alternativement que l'épaisseur du conducteur (CO) est voisine de la moitié de la distance séparant les centres de ces conducteurs (CO) des portions (P1X) et (P2X)), on observe que la structure obtenue n'a pas, en tant que telle, de fréquence de résonance propre, et est donc substantiellement apériodique. Des fréquences de résonance pour des antennes rayonnantes (ARA) selon l'invention peuvent toutefois exister, et sont liées à la longueur totale du conducteur (CO) associé aux portions (P1X) et (P2X) si le conducteur (CO) est continu, ou à la longueur des divers éléments du conducteur (CO) associé aux portions (P1X) et (P2X) si le conducteur (CO) est discontinu. Lorsque le conducteur (CO) est continu, une première fréquence de résonance peut toutefois typiquement être obtenue en ajustant la longueur totale du conducteur (CO), et on observe que la variation de la longueur d'onde de la fréquence de résonance est liée de manière significativement linéaire à la longueur du conducteur (CO). Par exemple, pour une antenne en hélice, une fréquence de résonance peut être ajustée en faisant simplement varier le nombre de tours de l'hélice (ce nombre de tours peut être fractionnaire tel que 3,25 tours). On observe typiquement que d'autres fréquences de résonance existent pour une telle antenne, et que ces fréquences sont souvent voisines des harmoniques de la première fréquence de résonance. C.2.5) L'utilisation de conducteurs parasites Un ou plusieurs conducteurs non électriquement connecté aux portions (P1X) et (P2X) peuvent être utilisés dans les antennes rayonnantes (ARA) selon l'invention. Ces conducteurs sont appelés conducteurs parasites (COP), en référence notamment aux antennes en hélice, dans lesquelles au conducteur principal viennent s'ajouter des conducteurs de forme et de taille comparable qui améliorent les performances de l'antenne. Il est en particulier possible d'introduire plus d'un 20 conducteur parasite (COP), ayant chacun une longueur spécifique. Lorsque le conducteur (CO) est continu, le ou les conducteurs parasites peuvent avoir une longueur qui peut être voisine ou différente de la longueur du conducteur 25 (CO). Dans le cadre de la présente invention, et en particulier pour des antennes en hélice, ces conducteurs parasites (COP) peuvent avoir une fréquence de résonance qui leur est spécifique, et cette fréquence de résonance 30 est généralement liée à la longueur des ces conducteurs, et peut être voisine ou différente de la fréquence du ou des conducteur(s) (CO) L'utilisation de tels conducteurs parasites est particulièrement avantageuse dans le cas d'antennes selon l'invention qui ont une configuration en hélice, mais n'est pas limitée à de telles configurations. Un conducteur parasite (COP) n'a pas besoin d'être réalisé avec un fil isolé disposant d'un isolant (ISX) de dimension comparable à celle du conducteur (CO). Un fil émaillé classique avec un isolant de faible épaisseur suffit. On remarquera qu'un conducteur parasite (COP) peut se comporter comme un conducteur (COX) représenté dans les Figures 9 à 11. D) QUELQUES EXEMPLES DE VARIANTES D.l) Une antenne directive en hélice à 2,4 Ghz D.1.1) L'antenne de base Une antenne rayonnante (ARA) directive en hélice fonctionnant à 2,4 Ghz a été réalisée sous la forme d'une hélice cylindrique de environ 4 tours de diamètre 4 mm, réalisée avec un fil métallique de 0,4 mm de diamètre entouré d'un isolant (ISX) en PVC d'une épaisseur de 0,2 mm, le fil ayant un diamètre extérieur total de 0,8 mm. L'intérieur de l'hélice peut être vide, inclure des isolants ou même des conducteurs. L'antenne peut aussi avoir une forme légèrement conique. La Figure 13 représente une telle antenne. Les points les plus avantageux de cette antenne rayonnante (ARA) sont les suivants : - faibles dimensions -minimum de rayonnement extrêmement marqué sur l'axe (AX) de cette antenne 30 - fonctionnement substantiellement identique avec des plans de masse de tailles très différentes, y compris avec des plan de masse dont le diamètre extérieur est comparable à celui de l'antenne (inférieur à 1 cm). - très grande insensibilité par rapport à son environnement d'utilisation (EVU) immédiat, en particulier par rapport à la présente de conducteur ou de parties de corps humain telles que la main - facilité de réglage de la fréquence de résonance par le réglage de la longueur totale du conducteur (CO) - facilité d'obtention de plusieurs fréquences de résonance en introduisant des conducteurs parasites (voir ci-dessous) D.1.2) L'antenne avec des conducteurs parasites Des conducteurs parasites (COP) réalisés en particulier en utilisant du fil nu ou du fil émaillé classique de diamètre inférieur ou égal à 0,4 mm peuvent être ajoutés à l'antenne précédente. Ils permettent notamment d'augmenter la résonance à la fréquence de travail si leur fréquence de résonance propre est voisine de celle du conducteur (CO) ou d'introduire de nouvelles fréquences de résonance si leur fréquence de résonance propre est différente de celle du conducteur (CO), par exemple disposer de fréquences de résonance aux fréquence de 2,4 Ghz et 5,9 Ghz. D.2) Une antenne en spirale pour Rfid à 13,56 Mhz D.2.1) L'antenne en spirale Les Figures 14 et 15 décrivent des antennes en spirales utilisables dans le cadre de transmissions en identification sans contact ( Rfid selon la terminologie classique) à 13,56 Mhz. L'antenne de la Figure 14 est une spirale dont le diamètre est de 1,3 cm environ et dont la largeur de l'anneau (diamètre extérieur - diamètre intérieur) est de 3 mm environ, bobinée sur un support isolant plan avec un fil fil métallique de 0,1 mm de diamètre entouré d'un isolant (ISX) en Teflon (marque déposée) d'une épaisseur de 0,05 mm, le fil ayant un diamètre extérieur total de 0,2 mm. La Figure 15 indique la forme que peut avoir une telle antenne pour être incluse dans une carte de téléphone portable GSM (carte dite carte SIM ). Les points les plus avantageux de cette antenne rayonnante (ARA) sont les suivants : - faibles dimensions, et donc intégrable dans une carte SIM y compris dans l'épaisseur d'une telle carte - fonctionnement substantiellement identique avec des plans de masse de tailles très différentes, y compris avec des plan de masse de taille très réduite très grande adaptation par rapport à son environnement d'utilisation (EVU) immédiat, en particulier par rapport à la présente de conducteur ou de parties de corps humain telles que la main - impédance réelle pour l'antenne lorsque la fréquence de résonance de l'antenne est lointaine de la fréquence de travail En particulier, on constate que l'impédance d'une telle antenne diminue lorsque des éléments métalliques tels que des conducteurs ou des batteries sont portés à une distance très proche (de l'ordre de quelques millimètres) de l'antenne. La baisse de l'impédance améliore les performances de l'antenne en transmission, ce qui est un résultat particulièrement avantageux. D.2.2) L'antenne en boucle La Figure 15 montre un deuxième conducteur (BO) en sortie de l'antenne. Avec ce deuxième conducteur, il est possible de faire fonctionner l'antenne en mode boucle magnétique , ce qui peut être avantageux lorsque l'on souhaite charger l'antenne par une impédance variable, 10 comme cela est le cas en transmissions Rfid. D.3) Une antenne de télévision de longueur réduite La Figure 16 représente une antenne classiquement 15 appelée antenne Yagi , couramment utilisée comme antenne réceptrice pour les émissions de télévision. Dans cette antenne, le conducteur (CO) est discontinu et les portions (P1X) et les portions (P2X) disposées alternativement et en séquence le log du cheminement du 20 champ électromagnétique sont la suite des éléments directeurs, du dipôle récepteur et du réflecteur. Dans les antennes Yagi, ces éléments peuvent être des segments de droite ou avoir d'autres formes, mais ils ont des formes et des dimensions voisines. 25 La Figure 12 présente comment les techniques de la présente invention peuvent être appliquées aux antennes Yagi : la Figure 12 est une vue de côté qui présente deux éléments successifs de l'antenne Yagi, par exemple deux directeur successifs, un directeur et le dipôle récepteur, 30 ou bien le dipôle récepteur et le réflecteur. Ces éléments sont recouverts d'une épaisseur significative d'isolant par exemple une épaisseur d'isolant comparable à leur diamètre, et les mécanismes de réfraction des lignes de champ électrique forcent une partie significative des lignes de champ électrique existant entre les portions (P1X) et (P2X) à transiter pour une partie appréciable de leur chemin à l'intérieur de l'isolant (ISX). Dans ces conditions, ils parcourent une distance électrique qui est supérieure à la distance physique qu'ils parcourent, ce qui permet de réduire la distance existant entre les portions (P1X) et (P2X) par rapport à ce qu'elle serait dans une antenne Yagi classique dans laquelle les lignes de champ électrique transitent uniquement dans l'air. Ce mécanisme permet une réduction de la distance entre les portions (P1X) et (P2X), mais ne permet pas la réduction des dimensions et notamment de la longueur des portions (P1X) et (P2X). Pour la réduction de ces longueurs, d'autres techniques sont utilisables, telles que l'utilisation de fils bobinés en hélice. E) LES AVANTAGES CONCRETS OBSERVES Les exemples précédents ont montré rayonnantes (ARA) selon l'invention caractéristiques avantageuses suivantes : - Insensibilité ou adaptation l'environnement immédiat, que ce soit conducteurs (métaux, batteries) ou par rapport au corps humain -Faibles dimensions à la fois de l'antenne et du plan de masse qui lui est associé - Facilité d'obtention d'antennes possédant une impédance purement réelle - Facilité de gestion des fréquences de résonance - Grande simplicité et faible coût de fabrication que les antennes présentaient les par rapport à par rapport aux - (en conséquence des points précédents) Facilité d'utilisation dans les environnements techniques usuels pour des dispositifs grand public REVENDICATIONS 1. Antenne rayonnante (ARA) comprenant : a) des premières portions (P1X) et des deuxièmes portions (P2X) de conducteur (CO), de formes géométriques substantiellement similaires, disposées alternativement et en séquence le long du parcours du champ électromagnétique (CEM) associé au signal électrique (SEL) qui lui correspond, et selon une direction préférentielle (DIP), b) pour chaque paire de premières portions (P1X) et de deuxièmes portions (P2X) au moins un élément (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de ladite paire, caractérisée en ce que ledit élément (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de la paire possède une nature et est agencé pour concentrer au voisinage de la direction préférentielle (DIP) et guider vers cette direction préférentielle une partie substantielle (CEY) du champ électromagnétique (CEX) existant entre les deux portions successives (P1X) et (P2X), au moyen de phénomènes de guidage des lignes de champ électrique, les dits phénomènes de guidage étant générés par les interfaces existant entre : - d'une part les éléments qui composent les éléments (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre les deux portions successives (P1X) et (P2X) - le milieu ambiant (MIA) ou d'autres éléments composant ces éléments (ECX) d'autre part. 2. Antenne rayonnante (ARA) selon le revendication 1 caractérisée en ce que le au moins un élément (ECX) agissantsur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de la paire comprend un isolant (ISX) de constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu ambiant (MIA) de l'antenne 5 rayonnante (ARA) qui : - recouvre les deux portions (P1X) et (P2X) selon une surface substantiellement régulière avec une épaisseur d'isolant (ISX) au moins comparable au diamètre de la première portion (P1X) et de la deuxième portion (P2X) de la 10 paire de portions successives - utilise la réfraction des lignes de champ électrique existant aux interfaces entre l'isolant (ISX) d'une part et le milieu ambiant (MIA) d'autre part pour réorienter les lignes de champ électrique reliant la 15 première portion (P1X) à la deuxième portion (P2X) substantiellement vers la direction préférentielle (DIP) et les guider selon cette direction préférentielle (DIP) 3. Antenne rayonnante (ARA) selon le revendication 1 caractérisée en ce que le au moins un élément (ECX) agissant 20 sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) de la paire comprend un conducteur (COX) de dimensions comparables au diamètre des deux portions (P1X) et (P2X) et à leur distance qui : est situé au voisinage des deux portions 25 successives (P1X) et (P2X) -utilise la réflexion des lignes de champ électrique entre le conducteur (COX) pour réorienter les lignes de champ électrique reliant la première portion (P1X) à la deuxième portion (P2X) substantiellement vers la 30 direction préférentielle (DIP) et les guider selon cette direction préférentielle (DIP) 4. Antenne rayonnante (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur forment un conducteur continu 5. Antenne rayonnante (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur sont électriquement non connectées 6. Antenne rayonnante (ARA) selon les revendications 1,2 et 4 dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur en combinaison avec les isolants (ISX) de constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu ambiant (MIA) de l'antenne rayonnante (ARA) forment une ligne de transmission possédant une impédance distribuée (ZDX) substantiellement constante le long des premières portions (P1X) et des deuxièmes portions (P2X) de conducteur 7. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 6 dans laquelle l'impédance distribuée (ZDX) substantiellement constante le long des premières portions (P1X) et des deuxièmes portions (P2X) de conducteur est comparable à celle du milieu ambiant (MIA) de l'antenne rayonnante (ARA) dans ses conditions d'utilisation 8. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 6 dans laquelle l'impédance distribuée (ZDX) substantiellement constante le long des premières portions (P1X) et des deuxièmes portions (P2X) de conducteur est rendue plus proche de celle du milieu ambiant (MIA) de l'antenne rayonnante par l'environnement d'utilisation (EVU) de l'antenne 9. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 4 dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmesportions (P2X) de conducteur forment un conducteur continu en hélice 10. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 4 dans laquelle les premières portions (P1X) et les 5 deuxièmes portions (P2X) de conducteur forment un conducteur continu en hélice de forme cylindrique 11. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 4 dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur forment un conducteur 10 continu en hélice de forme conique 12. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 4 dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur forment un conducteur continu en spirale 15 13. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 4 dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur forment un conducteur continu dont la forme et le diamètre sont substantiellement constant le long des premières portions (P1X) et des 20 deuxièmes portions (P2X) de conducteur 14. Antenne rayonnante (ARA) selon les revendications 2 et 13 dans laquelle les dimensions suivantes sont voisines : - la moitié de la distance entre deux premières 25 portions (P1X) et deuxièmes portions (P2X) successives - le diamètre des premières portions (P1X) et des deuxièmes portions (P2X) de conducteur 15. Antenne rayonnante (ARA) selon les revendications 2 et 13 dans laquelle la première des deux 30 dimensions suivantes est supérieure à la seconde : - la moitié de la distance entre deux premières portions (P1X) et deuxièmes portions (P2X) successives- le diamètre des premières portions (P1X) et des deuxièmes portions (P2X) de conducteur 16. Antenne rayonnante (ARA) selon les revendications 7 et 14 dans laquelle la structure formée par les premières portions (P1X), les deuxièmes portions (P2X) de conducteur et les éléments (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (P1X) et la deuxième portion (P2X) forment une structure sensiblement apériodique 17. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication 5 dans laquelle les premières portions (P1X) et les deuxièmes portions (P2X) de conducteur forment une antenne de type Yagi 18. Antenne rayonnante (ARA) selon le revendication 1 en hélice possédant une très faible sensibilité par rapport à son environnement et un minimum d'intensité très marqué dans la direction de son axe (AX) caractérisée en ce que elle comprend au moins un conducteur bobiné à spires jointives avec du fil isolé, avec un conducteur dont le diamètre est significativement inférieur au diamètre extérieur total du fil, et que la longueur de ce conducteur est ajustée pour que l'antenne rayonnante (ARA) soit en résonance à sa fréquence de travail 19. Antenne rayonnante (ARA) en hélice selon la 25 revendication 18 caractérisée en ce que elle comprend aussi un autre conducteur configuré en hélice parasite 20. Antenne rayonnante (ARA) en hélice selon la revendication 18 caractérisée en ce le conducteur configuré en hélice parasite possède une fréquence de résonance 30 voisine de celle du conducteur bobiné à spires jointives avec du fil isolé 21. Antenne rayonnante (ARA) en hélice selon la revendication 18 caractérisée en ce le conducteur configuré en hélice parasite possède une fréquence de résonance différente de celle du conducteur bobiné à spires jointives avec du fil isolé 22. Antenne rayonnante (ARA) en hélice selon les revendications 18 à 20 caractérisée en ce que les dimensions géométriques du au moins un conducteur sont adaptées pour posséder une fréquence de résonance voisine de 2,4 Ghz 23. Antenne rayonnante (ARA) en hélice selon les revendications 18 à 22 caractérisée en ce que les dimensions géométriques du au moins un conducteur sont adaptées pour posséder au moins deux fréquences de résonance 24. Antenne rayonnante (ARA) selon le revendication 1 en spirale possédant une très faible sensibilité par rapport à son environnement caractérisée en ce que elle comprend au moins un conducteur bobiné à spires jointives avec du fil isolé, avec un conducteur dont le diamètre est significativement inférieur au diamètre extérieur total du fil, avec des spires de diamètre significativement identiques, et substantiellement incluses dans un même plan 25. Antenne rayonnante (ARA) en spirale possédant une très faible sensibilité par rapport à son environnement selon la revendication 24, caractérisée en ce la fréquence de résonance de la spirale est significativement proche de la fréquence de travail 26. Antenne rayonnante (ARA) en spirale possédant. une très faible sensibilité par rapport à son environnement selon la revendication 24, caractérisée en ce la fréquence de résonance de la spirale est significativement lointaine de la fréquence de travail 27. Antenne rayonnante (ARA) en spirale possédant une très faible sensibilité par rapport à son environnement selon la revendication 24, caractérisée en ce elle peut aussi fonctionner en antenne en boucle 28. Antenne rayonnante (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle des portions (P3X) de conducteurs sont ajoutées aux premières portions (P1X) et aux deuxièmes portions (P2X) de conducteur , et non reliées électriquement à celles-ci pour constituer des conducteurs parasites. 29. Antenne rayonnante (ARA) obtenue en disposant plusieurs antennes élémentaires (AEL) en réseau d'antennes, alimentées à partir d'un point commun, caractérisée en ce que au moins une antenne élémentaire (AEL) est une antenne rayonnante (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 30. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication (29) obtenue en disposant les antennes élémentaires (AEL) en réseau d'antennes de manière substantiellement parallèle. 31. Antenne rayonnante (ARA) selon la revendication (29) obtenue en disposant les antennes élémentaires (AEL) en réseau d'antennes selon des axes substantiellement concourants en un point commun.25