Brevet FR3003697A1 — publié le 20140926

La présente invention concerne un système multi-système multi-antennes large bande constitué d'au moins deux antennes de même forme et de mêmes dimensions. Les dispositifs de télécommunication portables actuels, tels que par exemple les téléphones portables, les tablettes communicantes ou encore les dispositifs de télémesures, doivent être capable d'émettre et/ou de recevoir des signaux dans une pluralité de bandes de fréquences. Par exemple, la nouvelle norme de télécommunication 3GPP LTE, appelée aussi 4G, ouvre un grand nombre de sous bandes de fréquences dans lesquels les dispositifs de télécommunication doivent émettre et/ou recevoir des signaux. Les sous bandes de fréquences sont comprises entre 700MHz et 2700MHz. La sous bande de fréquence 700 à 800MHz, la sous-bande de fréquence 824 à 960MHz, et les sous bandes de fréquences comprises entre 1710 MHz et 2700 MHz en sont des exemples. La ou les antennes des dispositifs de télécommunication portables doivent être aptes à émettre et/ou recevoir des signaux électromagnétiques dans ces sous bandes de fréquences. Les sous bandes de fréquences les plus basses imposent des antennes de taille importante tandis que la miniaturisation des dispositifs de télécommunication portables impose des impératifs d'encombrement réduit aux antennes. La présente invention a pour but de résoudre ces différentes contraintes en proposant un système multi-antennes qui soit apte à rayonner et/ou à convertir des ondes électromagnétiques dans un large spectre de fréquence tout en étant d'un encombrement réduit. A cette fin, selon un premier aspect, l'invention propose un système multi- antennes large bande constitué d'au moins deux antennes de même forme et de mêmes dimensions, placées au dessus d'un plan de masse, caractérisé en ce que les antennes sont reliées respectivement à un modulateur démodulateur, la partie la plus distante du plan de masse de chaque antenne est pliée une ou plusieurs fois pour que la partie pliée ou la dernière partie pliée de l'antenne forme un angle avec la partie non pliée de l'antenne compris entre 10 et 100 degrés. Ainsi, le système multi-antennes est apte à rayonner et/ou à convertir des ondes électromagnétiques dans un large spectre de fréquence tout en étant d'un encombrement réduit. Grâce au pli réalisé ou aux plis réalisés, la taille du système multi-antennes est réduite et les couplages entre les antennes sont réduits comparativement aux systèmes multi-antennes larges bandes connues de l'homme du métier. Grâce au pli réalisé ou aux plis réalisés et à la combinaison d'au moins deux antennes selon la présente invention, les dimensions du plan de masse sur lequel les antennes sont placées ont peu d'influence sur les caractéristiques d'adaptation et de rayonnement, que le plan de masse soit plus large ou plus épais, ou encore que le plan de masse soit posé ou fixé sur n'importe quel substrat, par exemple, contre un mur, sur le toit métallique d'un véhicule ou sur une table en bois. Grâce au pli réalisé ou aux plis réalisés, au positionnement de chacune des deux antennes et à la combinaison d'au moins deux antennes selon la présente invention, les dimensions du plan de masse seront réduites comparativement aux dimensions que devrait avoir le plan de masse sur lequel seraient montées une seule antenne ou plusieurs antennes conçues avec les solutions actuelles existantes et à la portée de l'homme du métier. Selon un mode particulier de l'invention, chaque antenne est pliée une fois et la longueur de la partie pliée de l'antenne représente entre 25 et 40% de la longueur totale de l'antenne. Ainsi, la directivité des antennes du système multi-antennes est améliorée. En choisissant une telle longueur, un couplage capacitif entre les parties pliées des antennes et le plan de masse est obtenu. Le couplage capacitif obtenu permet de réduire le couplage existant entre les différentes antennes et permet de réduire la taille du système multi-antennes. Ce même couplage capacitif stabilise le comportement du système multi- antennes vis-à-vis de son environnement. Selon un mode particulier de l'invention, chaque antenne est placée au dessus du plan de masse à une même distance du plan de masse et à même distance du centre du plan de masse. Selon un mode particulier de l'invention, le système multi-antennes comporte un nombre pair d'antennes, chaque antenne est le symétrique d'une autre antenne selon une symétrie centrale, le centre de la symétrie étant un point au dessus du plan de masse à la même distance que la distance séparant les antennes du plan de masse. Ainsi, la directivité de chacune des antennes du système multi-antennes, comparativement à un système muni d'antennes classiques est améliorée, le couplage existant entre les différentes antennes est réduit. Selon un mode particulier de l'invention, chaque antenne est placée au dessus du plan de masse à une position telle que la distance avec son antenne symétrique est la plus grande. Selon un mode particulier de l'invention, le système multi-antennes comporte un nombre impair d'antennes comprenant une première antenne et des secondes antennes, la première antenne étant placée à un point au dessus du plan de masse à la même distance du plan de masse que la distance des antennes avec le plan de masse et chaque seconde antenne est le symétrique d'une autre seconde antenne selon une symétrie centrale, le centre de la symétrie étant le point auquel la première antenne est placée. Ainsi, la directivité du système multi-antennes est améliorée, le couplage existant entre les différentes antennes est réduit. Cette configuration est particulièrement intéressante, si la bande de fréquence dans laquelle la première antenne fonctionne est différente de la bande de fréquence dans laquelle les secondes antennes fonctionnent. Selon un mode particulier de l'invention, chaque seconde antenne est placée au dessus du plan de masse à une position telle que la distance avec son antenne symétrique est la plus grande. Ainsi, la directivité du système multi-antennes est améliorée, le couplage existant entre les différentes antennes est réduit. Selon un mode particulier de l'invention, les antennes ont une forme circulaire, triangulaire, trapézoïdale, ou elliptique et sont placées au dessus du plan de masse à une distance de 1 à 4 mm du plan de masse. Selon un mode particulier de l'invention, la forme est elliptique et la longueur totale de l'antenne est de 70 mm. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 représente un exemple de réalisation d'un système multi-antennes qui comporte un nombre pair d'antennes; la Fig. 2 représente un second exemple de réalisation d'un système multiantennes selon la présente invention ; la Fig. 2 représente une coupe longitudinale de deux antennes symétriques par rapport à un point. la Fig. 3 représente un exemple de réalisation d'un système multi-antennes qui comporte un nombre impair d'antennes. La Fig. 1 représente un exemple de réalisation d'un système multi-antennes qui comporte un nombre pair d'antennes. Dans l'exemple de la Fig. 1, le système multi-antennes comporte quatre antennes. Les antennes ont la même forme et la même dimension. Les antennes ont une forme elliptique et sont placées au dessus du plan de masse à une distance de 1 à 4, préférentiellement 2 mm du plan de masse. En variante, les antennes ont une forme circulaire, triangulaire, trapézoïdale, ou elliptique. Les antennes sont reliées respectivement à un modulateur démodulateur représenté par une sinusoïde dans un cercle. La partie la plus distante 10b, 11b, 12b et 13b du plan de masse de chaque antenne est pliée une fois pour que la partie pliée 10b, 11b, 12b et 13b de l'antenne forme un angle avec la partie non pliée de l'antenne compris entre 10 et 100 degrés. Préférentiellement l'angle est égal à 90 degrés. La partie non pliée 10a, 11 a, 12a et 13a est perpendiculaire au plan de masse. La longueur de la partie pliée de chaque antenne représente entre 25 et 40 % de la longueur totale de l'antenne qui est par exemple de 70 mm. Préférentiellement, la longueur de la partie pliée de chaque antenne représente 30 % de la longueur totale de l'antenne. Chaque antenne est le symétrique d'une autre antenne selon une symétrie centrale, le centre de la symétrie étant un point au dessus du plan de masse à la même distance que la distance séparant les antennes du plan de masse. Chaque antenne est placée au dessus du plan de masse à une position telle que la distance avec son antenne symétrique est la plus grande. Le plan de masse comporte quatre ouvertures, seules trois notées 14, 15 et 16 sont visibles sur la Fig. 1. Chaque ouverture est le symétrique d'une autre ouverture selon le même centre de symétrie que celui des antennes. La Fig. 2 représente une coupe longitudinale de deux antennes symétriques par rapport à un point. Les deux antennes sont pliées trois fois. Bien entendu, les antennes peuvent être pliées un nombre plus important de fois. Les plis sont notés 21a, 21b et 21c pour une des antennes et notés 20a, 20b et 20c pour l'autre antenne. La Fig. 3 représente un exemple de réalisation d'un système multi-antennes qui comporte un nombre impair d'antennes. Dans l'exemple de la Fig. 3, le système multi-antennes comporte sept antennes. Les antennes ont la même forme et la même dimension. Les antennes 30 à 36 ont une forme elliptique et sont placées au dessus du plan de masse à une distance de 1 à 4 mm du plan de masse. En variante, les antennes ont une forme circulaire, triangulaire, trapézoïdale, ou elliptique. Les antennes sont reliées respectivement à un modulateur démodulateur représenté par une sinusoïde dans un cercle. Les antennes 30 à 36 sont pliées de la même manière que celle décrite en référence à la Fig. 1. L'antenne 36 est placée à un point au dessus du plan de masse à la même distance du plan de masse que la distance des autres antennes avec le plan de masse et chaque antenne 30 à 35 est le symétrique d'une autre antenne selon une symétrie centrale, le centre de la symétrie étant le point auquel l'antenne 36 est placée. Chaque antenne 30 à 35 est placée au dessus du plan de masse à une position telle que la distance avec son antenne symétrique est la plus grande. Par exemple, l'antenne 36 est dédiée aux communications dans la bande de fréquence réservée au Wifi ou au Zigbee ou au Bluetooth tandis que les antennes 30 à 35 sont dédiées aux communications aux bandes de fréquences réservées aux normes 25 de télécommunication cellulaires 2G, 3G, UMTS, CDMA, 4G LTE, ISM. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier et particulièrement la combinaison de différents modes de réalisation de la présente invention. 30 REVENDICATIONS1) Système multi-antennes large bande constitué d'au moins deux antennes de même forme et de même dimension, placées au dessus d'un plan de masse, caractérisé en ce que les antennes sont reliées respectivement à un modulateur démodulateur, la partie la plus distante (10b, 1 lb, 12b, 13b) du plan de masse de chaque antenne est pliée une ou plusieurs fois pour que la partie pliée ou la dernière partie pliée (10b, 11b, 12b, 13b) de l'antenne forme un angle avec la partie non pliée de l'antenne compris entre 10 et 100 degrés. 2) Système multi-antennes selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque antenne est pliée une fois et la longueur de la partie pliée (10b, 1 lb, 12b, 13b) de l'antenne représente entre 25 et 40 % de la longueur totale de l'antenne. 3) Système multi-antennes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque antenne est placée au dessus du plan de masse à une même distance du plan de masse. 4) Système multi-antennes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système multi-antennes comporte un nombre pair d'antennes, chaque antenne est le symétrique d'une autre antenne selon une symétrie centrale, le centre de la symétrie étant un point au dessus du plan de masse à la même distance que la distance séparant les antennes du plan de masse. 5) Système multi-antennes selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque antenne est placée au dessus du plan de masse à une position telle que la distance avec son antenne symétrique est la plus grande. 6) Système multi-antennes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système multi-antennes comporte un nombre impair d'antennes comprenant une première antenne et des secondes antennes, la première antenne étant placée à un point au dessus du plan de masse à la même distance du plan de masse que la distance des secondes antennes avec le plan de masse et chaque seconde antenne est le symétriqued'une autre seconde antenne selon une symétrie centrale, le centre de la symétrie étant le point auquel la première antenne est placée. 7) Système multi-antennes selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque seconde antenne est placée au dessus du plan de masse à une position telle que la distance avec son antenne symétrique est la plus grande. 8) Système multi-antennes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les antennes ont une forme circulaire, triangulaire, trapézoïdale, ou elliptique et sont placées au dessus du plan de masse à une distance de 1 à 4 mm du plan de masse. 9) Système multi-antennes selon la revendication 8, caractérisé en ce que la forme est elliptique et la longueur totale de l'antenne est de 70 mm. 15 20