Brevet FR3046881A1 — publié le 20170721

SYSTÈMES, DISPOSITIFS ET PROCÉDÉS POUR UNE ANTENNE à PLAQUE à LIGNE DE MÉANDRES FLEXIBLE RÉFÉRENCE CROISÉE [0001] Cette demande revendique le bénéfice de la Demande 5 Provisoire Américaine N° 62/281,009 déposée le 20 Janvier 2016 et de la Demande Provisoire Américaine N° 62/344,818 déposée le 2 Juin 2016, lesquelles demandes sont incorporées dans le présent mémoire à titre de référence. ARRIÈRE-PLAN 10 [0002] Des antennes à ligne de méandres précédemment employées ont une faible bande passante et un faible rendement d'antenne lorsque la taille de l'antenne est réduite. Bien que l'antenne à ligne de méandres présente des avantages en raison de sa petite taille, de son profil 15 bas et de sa structure simple, il existe également des inconvénients. L'antenne à ligne de méandres a un faible rendement d'antenne et lorsque la taille de l'antenne est réduite, la résistance au rayonnement est également réduite. Il en résulte une diminution du rendement 20 d'antenne. De plus, l'antenne à ligne de méandres a généralement une faible bande passante (moins de 5 %). [0003] Les Systèmes de Positionnement Mondial (GPS) diffusent des signaux hyperfréquences qui peuvent être reçus par les récepteurs GPS sur la surface terrestre ou à 25 proximité de celle-ci pour déterminer l'emplacement, la vitesse et le temps. Actuellement, il existe quatre signaux GPS disponibles pour usage civil : Li C/A, L2C, L5 et L1. GLONASS est un système de navigation par satellite spatial qui est utilisé par les Forces de Défense Aérospatiales 30 Russes et est une alternative au GPS. Le Système de Navigation par Satellite BeiDou consiste en deux constellations de satellites distinctes et a offert des services de navigation en Chine et dans les régions voisines. 35 [0004] Ce qui est nécessaire, est une antenne flexible employant une ligne de méandres qui assure une performance 3046881 2 stable sur une pluralité de bandes passantes sans compromettre la performance. RÉSUMÉ [0005] Une antenne qui présente une performance de rayonnement stable sur une pluralité de bandes passantes utilisant un corps flexible est divulguée. Une ligne de méandres est incorporée pour obtenir des résonances GPS L1/GPS L2/GPS L5/GLONASS/BeiDou et une plaque pour augmenter la bande passante de 1170 MHz à 1610 Mhz. L'antenne à plaque a un profil bas qui peut être monté sur une surface plate et comporte une feuille rectangulaire plate de métal formant une ligne de transmission microruban. Le corps flexible de l'antenne permet à l'antenne de s'adapter à la forme de la surface, comportant une pluralité de courbures. La ligne de méandres est positionnée entre un élément de plaque et un câble d'alimentation de 50 Q sur le plan de masse. L'élément de plaque est continu à la ligne de méandres et permet une augmentation de la bande passante. Dans au moins certaines configurations, l'élément de plaque a une forme en C qui entoure partiellement la ligne de méandres. En combinant la ligne de méandres et la plaque dans une structure d'antenne unique, l'antenne peut atteindre des résonances en fréquence GPS Li, GPS L2, GPS L5, GLONASS, et BeiDou. De plus, un mini-câble coaxial peut être utilisé comme technique d'alimentation sur un plan de masse de l'antenne qui est adjacent à la plaque et à la ligne de méandres. [0006] Un aspect de la divulgation se rapporte à une antenne comprenant : un élément de plaque, où l'élément de plaque a une ligne de transmission rectangulaire plate ; un élément de ligne de méandres qui est continu à l'élément de plaque ; un mini-câble d'alimentation coaxial de 50 0 ; et un plan de masse, où l'élément de ligne de méandres est positionné entre l'élément de plaque et un câble d'alimentation de 50 û sur le plan de masse. De plus, l'élément de plaque peut être une feuille rectangulaire 3046881 3 plate de métal ayant un profil bas. Dans au moins certaines configurations, l'élément de plaque est flexible. L'élément de plaque peut également être en forme de C et entoure l'élément de ligne de méandres sur trois côtés. L'élément 5 de plaque peut être configuré pour pouvoir s'adapter à une surface de montage. Dans certaines configurations, le minicâble d'alimentation coaxial de 50 Q a un conducteur central au niveau d'une première extrémité qui se fixe à l'élément de plaque. De plus, le mini-câble d'alimentation 10 coaxial de 50 0 peut avoir un conducteur externe fixé au plan de masse. En outre, où le mini-câble d'alimentation coaxial de 50 n a une deuxième extrémité avec un connecteur SMA qui se fixe à un dispositif électronique externe. Le plan de masse peut être positionné de manière adjacente à 15 l'élément de plaque. De plus, le plan de masse peut être rectangulaire. La masse peut également être fixée au minicâble d'alimentation coaxial de 50 0 par l'intermédiaire d'un conducteur externe. [0007] Un autre aspect de la divulgation se rapporte à 20 une antenne comprenant : un élément de plaque, où l'élément de plaque a une ligne de transmission rectangulaire plate ; un élément de ligne de méandres qui est continu à l'élément de plaque et entouré par l'élément de plaque sur trois côtés ; un mini-câble d'alimentation coaxial de 50 0 ; et 25 un plan de masse. De plus, l'élément de plaque peut être une feuille rectangulaire plate de métal ayant un profil bas. Dans au moins certaines configurations, l'élément de plaque est flexible. L'élément de ligne de méandres peut également être positionné entre l'élément de plaque et un 30 câble d'alimentation de 50 0 sur le plan de masse. L'élément de plaque peut être configuré pour pouvoir s'adapter à une surface de montage. Dans certaines configurations, le mini-câble d'alimentation coaxial de 50 a un conducteur central au niveau d'une première extrémité 35 qui se fixe à l'élément de plaque. De plus, le mini-câble d'alimentation coaxial de 50 n peut avoir un conducteur 3046881 4 externe fixé au plan de masse. En outre, où le mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Q a une deuxième extrémité avec un connecteur SMA qui se fixe à un dispositif électronique externe. Le plan de masse peut être positionné 5 de manière adjacente à l'élément de plaque. De plus, le plan de masse peut être rectangulaire. La masse peut également être fixée au mini-câble d'alimentation coaxial de 50 0 par l'intermédiaire d'un conducteur externe. [0008] Encore un autre aspect de la divulgation se 10 rapporte à un moyen d'antenne comprenant : un moyen d'élément de plaque, où le moyen d'élément de plaque a une ligne de transmission rectangulaire plate ; un élément de ligne de méandres qui est continu au moyen d'élément de plaque ; un moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 15 50 0 ; et un moyen de plan de masse, où le moyen d'élément de ligne de méandres est positionné entre le moyen d'élément de plaque et un câble d'alimentation de 50 Û sur le moyen de plan de masse. De plus, le moyen d'élément de plaque peut être une feuille rectangulaire plate de métal 20 ayant un profil bas. Dans au moins certaines configurations, le moyen d'élément de plaque est flexible. Le moyen d'élément de plaque peut également être en forme de C et entoure le moyen d'élément de ligne de méandres sur trois côtés. Le moyen d'élément de plaque peut être 25 configuré pour pouvoir s'adapter à une surface de montage. Dans certaines configurations, le moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û a un conducteur central au niveau d'une première extrémité qui se fixe au moyen d'élément de plaque. De plus, le moyen de mini-câble 30 d'alimentation coaxial de 50 0 peut avoir un conducteur externe fixé au moyen de plan de masse. En outre, où le moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 n a une deuxième extrémité avec un connecteur SMA qui se fixe à un dispositif électronique externe. Le moyen de plan de masse 35 peut être positionné de manière adjacente au moyen d'élément de plaque. De plus, le moyen de plan de masse peut être 3046881 5 rectangulaire. La masse peut également être fixée au moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 û par l'intermédiaire d'un conducteur externe. [0009] Encore un autre aspect de la divulgation se 5 rapporte à un moyen d'antenne comprenant : un moyen d'élément de plaque, où le moyen d'élément de plaque a une ligne de transmission rectangulaire plate ; un moyen d'élément de ligne de méandres qui est continu au moyen d'élément de plaque et entouré par le moyen d'élément de 10 plaque sur trois côtés ; un moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 0 ; et un moyen de plan de masse. De plus, le moyen d'élément de plaque peut être une feuille rectangulaire plate de métal ayant un profil bas. Dans au moins certaines configurations, le moyen d'élément de 15 plaque est flexible. Le moyen d'élément de ligne de méandres peut également être positionné entre le moyen d'élément de plaque et un câble d'alimentation de 50 Û sur le moyen de plan de masse. Le moyen d'élément de plaque peut être configuré pour pouvoir s'adapter à une surface de 20 montage. Dans certaines configurations, le moyen de minicâble d'alimentation coaxial de 50 Û a un conducteur central au niveau d'une première extrémité qui se fixe au moyen d'élément de plaque. De plus, le moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û peut avoir un conducteur 25 externe fixé au moyen de plan de masse. En outre, où le moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û a une deuxième extrémité avec un connecteur SMA qui se fixe à un dispositif électronique externe. Le moyen de plan de masse peut être positionné de manière adjacente au moyen 30 d'élément de plaque. De plus, le moyen de plan de masse peut être rectangulaire. La masse peut également être fixée au moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û par l'intermédiaire d'un conducteur externe. INCORPORATION PAR RÉFÉRENCE 35 [0010] Tous les publications, brevets et demandes de brevets mentionnés dans cette demande sont incorporés ici à 3046881 6 titre de référence dans la même mesure que si chaque publication, brevet ou demande de brevet individuel(le) était spécifiquement et individuellement indiqué(e) pour être incorporé(e) à titre de référence. Voir, par exemple, le 5 document WO 2002/060007A1 publié le ler Août 2002, pour une Antenne à Plaque Accordable Chargée à Ligne de Méandres ; le document US 6,404,391 B1 délivré le 11 Juin 2002, pour une Antenne à Plaque Accordable Chargée à Ligne de Méandres ; le document US 6,642,893 B1 délivré le 4 Novembre 2003 pour 10 le Système d'Antenne Multi-bande comportant une Antenne Rétractable et une Antenne à Méandres ; le document US 7,190,322 B2 délivré le 13 Mars 2007 pour un Coupleur d'Antenne à Ligne de Méandres et une Ligne de Méandres Blindée ; le document US 8,063,845 B2 délivré le 22 Novembre 15 2011 pour une Antenne Dipolaire à Méandres Imprimés Symétriques ; et le document US 8,284,105 B2 délivré le 9 Octobre 2012, pour une Antenne Multi-bande a Ligne de Méandres Microruban. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 20 [0011] Les nouvelles caractéristiques de l'invention sont présentées avec particularité dans les revendications annexées. Une meilleure compréhension des caractéristiques et des avantages de la présente invention sera obtenue par référence à la description détaillée suivante qui présente 25 des modes de réalisation illustratifs, dans lesquels les principes de l'invention sont utilisés, et à ses dessins annexés : [0012] La Figure lA est un schéma fonctionnel d'une conception d'antenne selon la divulgation ; 30 [0013] la Figure 1B est une vue de face d'une conception d'antenne selon la divulgation ; [0014] la Figure 2 est un graphique illustrant la perte par réflexion de l'antenne des Figures 1A-B ; [0015] la Figure 3 est un graphique illustrant un 35 rendement de l'antenne des Figures 1A-B ; et 3046881 7 [0016] la Figure 4 est un graphique illustrant un gain de crête de l'antenne des Figures 1A-B. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0017] La Figure lA est un schéma fonctionnel d'une 5 antenne 100. L'antenne 100 a une plaque 112 et une ligne de méandres 150 avec une masse 132. Un câble coaxial 160 est relié à l'antenne 100 à un emplacement adjacent à la ligne de méandres 150. [0018] La Figure 1B est une vue de face d'une antenne 10 100 ayant une surface supérieure 110 d'antenne. L'antenne 100 est planaire et, comme illustré, a un premier côté 102, un deuxième côté 104, un troisième côté 106 et un quatrième côté 108, numérotés dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'ils sont vus de dessus. Les côtés peuvent être 15 situés à des angles de 90 degrés de sorte que la surface résultante forme un rectangle (ou carré) comme illustré. On note que, bien que la représentation dans la Figure 1B soit planaire, l'antenne elle-même est suffisamment mince et flexible de sorte qu'elle puisse s'adapter à des surfaces 20 non planaires. Ainsi, l'antenne 100 installée n'a pas besoin d'être planaire lorsqu'elle est installée. Le quadrant dont les bords extérieurs sont définis par les côtés 104 et 106, est une ligne de méandres 150. Cette ligne de méandres 150 décrit un zigzag à partir de son origine, à peu près à mi- 25 chemin entre les côtés 104 et 108, jusqu'à son extrémité terminale à proximité du coin défini par l'insertion des côtés 104 et 106. Le zigzag a de longues branches parallèles aux côtés 104 et 108 et de courtes branches perpendiculaires au côté 104 et parallèles au côté 106. 30 Ainsi, la plaque 112 entoure la ligne de méandres 150 sur trois côtés. L'antenne 100 est alimentée par un câble coaxial de 50 0 160. Un connecteur SMA 162 au niveau d'une extrémité du câble coaxial 160 assure la liaison de l'antenne 100 à un dispositif électronique externe. Un 35 conducteur central 166 se fixe à la partie de plaque 150 de l'antenne 100 à proximité du coin défini par les côtés 104 3046881 8 et 106, tandis qu'un conducteur externe 164 se fixe au plan de masse 130. Le plan de masse 130 est en contact plan avec une surface supérieure 140. Il a un premier côté 132, un deuxième côté 134, un troisième côté 136 et un quatrième 5 côté 138, numérotés dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'ils sont vus de dessus. Les côtés peuvent être situés à des angles de 90 degrés de sorte que la surface résultante forme un rectangle (ou carré) comme illustré. [0019] La Figure 2 est un graphique illustrant la perte 10 par réflexion de l'antenne des Figures 1A-B. A 1176 MHz 210, qui correspond au GPS L5, la perte par réflexion est d'environ -27 dB. Dans la plage de GPS L2 (1212 MHz 220 à 1242 MHz 222), la perte par réflexion augmente de manière monotone d'environ -22 dB à 1212 MHz à environ -16 dB à 15 1242 MHz. Dans la plage de GPS Li (1560 MHz 230 à 1590 MHz 232), la perte par réflexion diminue de manière monotone d'environ -12 dB à 1560 MHz 230 à environ -13 dB à 1590 MHz 232. Dans la plage de GLONNAS Gl (1593 MHz 240 à 1610 MHz 242), la perte par réflexion diminue de manière monotone 20 d'environ -13 dB à 1593 MHz à environ -14 dB à 1610 MHz. Dans la plage de BEIDOU (1559 MHz 250 à 1591 MHz 252), la perte par réflexion diminue de manière monotone d'environ -12 dB à 1559 MHz à environ -13 dB à 1593 MHz 254. [0020] La Figure 3 est un graphique illustrant un 25 rendement de l'antenne des Figures 1A-S à diverses fréquences comprises entre 1150 MHz et 1610 MHz. Le rendement est d'environ 69 % à 1176 MHz 310, qui correspond au GPS L5. Le rendement dans la plage de GPS L2 (1212 MHz 320 à 1242 MHz 322) varie entre environ 74 % à 1212 MHz 320 et 71 % à 1242 MHz 30 322 avec une valeur de crête d'environ 76 % à 1222 MHz 324. Le rendement dans la plage de GPS Li (1560 MHz 320 à 1590 MHz 332) varie entre environ 87 % à 1560 MHz 330 et 94 % à 1590 MHz 332 avec une valeur de crête d'environ 97 % à 1578 MHz 334. Le rendement dans la plage de GLONNAS Gl (1593 MHz 340 à 35 1610 MHz 342) est d'environ 95 % au niveau de chaque extrémité de la plage avec une valeur de crête d'environ 96 % à 1606 MHz 3046881 9 344. Le rendement dans la plage de BEIDOU (1559 MHz 350 à 1591 MHz 352) varie entre environ 86 % à 1559 MHz 350 et 94 % à 1591 MHz 352 avec une valeur de crête d'environ 97 % à 1578 MHz 354. 5 [0021] La Figure 4 est un graphique illustrant un gain de crête de l'antenne des Figures 1A-B à diverses fréquences comprises entre 1150 MHz et 1610 MHz. Le gain de crête est d'environ 3,2 dB à 1176 MHz 410, qui correspond au GPS L5. Le gain de crête dans la plage de GPS L2 (1212 MHz à 1242 MHz 10 422) varie entre environ 3,4 dB à 1212 MHz 420 et 2,8 dB à 1242 MHz 422 avec une valeur maximale d'environ 3,4 dB à 1212 MHz 420 et 1222 MHz 424. Le gain de crête dans la plage de GPS Li (1560 MHz 430 à 1590 MHz 432) varie entre environ 3,5 dB et 1560 MHz et 3,8 dB à 1590 MHz 432 avec 15 une valeur maximale d'environ 4,1 dB à 1579 MHz 434. Le gain de crête dans la plage de GLONNAS G1 (1593 MHz 440 à 1610 MHz 442) varie entre environ 3,9 dB à 1593 MHz 440 et 3,8 dB à 1610 MHz 442 avec une valeur maximale d'environ 4,0 dB à 1601 MHz 444. Le gain de crête dans la plage de 20 BEIDOU (1559 MHz 450 à 1591 MHz 452) varie entre environ 3,5 dB à 1559 MHz 450 et 3,8 dB à 1591 MHz 452 avec une valeur maximale d'environ 4,1 dB à 1579 MHz 454. [0022] Bien que des modes de réalisation préférés de la présente invention aient été représentés et décrits dans 25 le présent mémoire, il sera évident pour l'homme du métier que de tels modes de réalisation sont fournis à titre d'exemple uniquement. De nombreux variations, changements et substitutions apparaissent maintenant à l'homme du métier sans s'écarter de l'invention. Il faut comprendre 30 que diverses alternatives aux modes de réalisation de l'invention décrits dans le présent mémoire peuvent être employées dans la mise en pratique de l'invention. Il est prévu que les revendications suivantes définissent l'étendue de l'invention et que les procédés et structures 35 entrant dans l'étendue de ces revendications et leurs équivalents soient couverts par celles-ci. REVENDICATIONS1. Antenne comprenant : un élément de plaque, où l'élément de plaque a une ligne de transmission rectangulaire plate ; un élément de ligne de méandres qui est continu à l'élément de plaque ; un mini-câble d'alimentation coaxial de 50 0 ; et un plan de masse, dans laquelle l'élément de ligne de méandres est 10 positionné entre l'élément de plaque et un câble d'alimentation de 50 0 sur le plan de masse. 2. Antenne comprenant : un élément de plaque, où l'élément de plaque a une ligne de transmission rectangulaire plate ; 15 un élément de ligne de méandres qui est continu à l'élément de plaque et entouré par l'élément de plaque sur trois côtés ; un mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û ; et un plan de masse. 20 3. Antenne de la revendication 1 ou 2, où en outre l'élément de plaque est une feuille rectangulaire plate de métal ayant un profil bas. 4. Antenne de la revendication 1 ou 2, où en outre l'élément de plaque est flexible. 25 5. Antenne de la revendication 1, où en outre l'élément de plaque est en forme de C et entoure l'élément de ligne de méandres sur trois côtés. 6. Antenne de la revendication 1 ou 2, où en outre l'élément de plaque peut s'adapter à une surface de 30 montage. 7. Antenne de la revendication 1 ou 2, où en outre le mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û a un conducteur central au niveau d'une première extrémité qui se fixe à l'élément de plaque. 3046881 11 8. Antenne de la revendication 1 ou 2, où en outre le mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Q a un conducteur externe fixé au plan de masse. 9. Antenne de la revendication 6, où en outre le 5 mini-câble d'alimentation coaxial de 50 0 a une deuxième extrémité avec un connecteur SMA qui se fixe à un dispositif électronique externe. 10. Antenne de la revendication 1 ou 2, dans laquelle le plan de masse est adjacent à l'élément de plaque. 11. Antenne de la revendication 1 ou 2, dans laquelle le plan de masse est rectangulaire. 12. Antenne de la revendication 1 ou 2, dans laquelle la masse est fixée au mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Cà par l'intermédiaire d'un conducteur externe. 13. Antenne de la revendication 2, où en outre l'élément de ligne de méandres est positionné entre l'élément de plaque et un câble d'alimentation de 50 û sur le plan de masse. 14. Moyen d'antenne comprenant : un moyen d'élément de plaque, où le moyen d'élément de plaque a une ligne de transmission rectangulaire plate ; un moyen d'élément de ligne de méandres qui est continu au moyen d'élément de plaque ; un moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 25 Q ; et un moyen de plan de masse, dans lequel le moyen d'élément de ligne de méandres est positionné entre le moyen d'élément de plaque et un câble d'alimentation de 50 û sur le moyen de plan de masse. 30 15. Moyen d'antenne de la revendication 14, où en outre, le moyen d'élément de plaque est une feuille rectangulaire plate de métal ayant un profil bas. 16. Moyen d'antenne de la revendication 14, où en outre le moyen d'élément de plaque est flexible. 35 17. Moyen d'antenne de la revendication 14, où en outre, le moyen d'élément de plaque est en forme de C et 3046881 12 entoure le moyen d'élément de ligne de méandres sur trois côtés. 18. Moyen d'antenne de la revendication 14, où en outre, le moyen d'élément de plaque peut s'adapter à une 5 surface de montage. 19. Moyen d'antenne de la revendication 14, où en outre, le moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û a un conducteur central au niveau d'une première extrémité qui se fixe au moyen d'élément de plaque. 10 20. Moyen d'antenne de la revendication 14, où en outre, le moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 Û a un conducteur externe fixé au moyen de plan de masse. 21. Moyen d'antenne de la revendication 19, où en outre le moyen de mini-câble d'alimentation coaxial de 50 û 15 a une deuxième extrémité avec un connecteur SMA qui se fixe à un dispositif électronique externe.