Brevet FR3101486A1 — publié le 20210402

Une antenne multi-bande (100) comprend une plaque métallique de base (10) qui est destinée à servir de plan de masse électrique, et une pluralité de plaquettes métalliques (1-3) qui sont superposées au-dessus de la plaque métallique de base. Toutes les plaquettes métalliques sont connectées en parallèle entre un fil d’alimentation en signal (11A) et la plaque métallique de base. De préférence, les plaquettes métalliques ont des surfaces respectives qui augmentent avec la distance de chaque plaquette métallique à la plaque métallique de base. L’antenne présente autant de valeurs différentes de fréquence de résonance que le nombre des plaquettes. Figure d’abrégé : Figure 1a ANTENNE MULTI-BANDE La présente description concerne une antenne multi-bande ainsi qu’un procédé de fabrication d’une telle antenne. L’antenne décrite est particulièrement adaptée pour être installée sur un aéronef. De nombreuses applications nécessitent d’utiliser des antennes multi-bandes, notamment la communication de données entre un avion et les infrastructures au sol d’un aéroport. Une telle liaison de communication peut permettre en particulier de transmettre des données à partir de l’avion lorsqu’il est situé aux abords de l’aéroport ou stationné à sa porte d’embarquement, à un opérateur de la ligne commerciale desservie par l’avion ou à un opérateur de maintenance de l’avion. Le système Gatelink, par exemple, fournit un protocole de communication sans fil à haut débit pour une telle application. Toutefois, lorsque l’antenne est fixée sur le fuselage de l’avion, elle constitue un obstacle à l’écoulement optimal de l’air extérieur le long du fuselage de l’avion. L’article qui est intitulé «New kind of microstrip antenna : the monopolar wire-patch antenna», de Ch. Delaveaud, Ph. Leveque et B. Jecko, Electronics Letters, 6 janvier 1994, Vol. 30(1), décrit une antenne constituée par une plaque métallique de base («metal base plate» en anglais) qui sert de plan de masse électrique, et par une plaquette métallique («metal patch» en anglais) qui est parallèle à la plaque métallique de base et à distance de celle-ci. La plaquette métallique est connectée électriquement d’une part à un fil d’alimentation en signal, et connectée électriquement d’autre part à la plaque métallique de base par des connexions de fermeture de circuit électrique. Une telle antenne, dite de type à toit capacitif court-circuité, est mono-bande avec une seule valeur de fréquence de résonance qui est déterminée par la surface de la plaquette métallique et la longueur des connexions de fermeture de circuit électrique. Son diagramme d’émission est de type monopolaire, avec une polarisation du champ électrique en champ lointain qui est essentiellement linéaire et orientée perpendiculairement à la plaque métallique de base. En outre, le document FR 2 709 878 divulgue d’ajouter à une telle antenne à toit capacitif court-circuité une seconde plaquette métallique, parallèle à la précédente et plus petite, d’un côté de la première plaquette qui est opposé à la plaque métallique de base. La seconde plaquette n’est connectée électriquement qu’à la première plaquette, indépendamment du fil d’alimentation en signal, de la plaque métallique de base et des connexions de fermeture de circuit électrique de la première plaquette. Une telle antenne est alors bi-bande, avec deux valeurs de fréquence de résonance qui sont distinctes. Mais la seconde plaquette augmente l’épaisseur totale de l’antenne bi-bande par rapport à l’antenne mono-bande à toit capacitif court-circuité qui ne comporte que la première plaquette métallique. Problème technique A partir de cette situation, un but de la présente invention est de fournir des antennes multi-bandes améliorées, notamment qui soient peu épaisses et peu onéreuses, et dont les caractéristiques géométriques peuvent être déterminées par simulations numériques en fonction de valeurs souhaitées pour les fréquences de résonance. Brève description des figures Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non-limitatifs, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : est une vue en perspective d’une antenne multi-bande conforme à l’invention ; est une vue en coupe de l’antenne multi-bande de [Fig. 1a] ; montre un avion qui est équipé de l’antenne multi-bande de [Fig. 1a] et [Fig. 1b] ; est un diagramme qui montre des variations d’un coefficient de réflexion électrique d’une antenne multi-bande conforme à l’invention, en fonction d’une fréquence de signal ; est un diagramme qui montre des variations d’une impédance électrique d’entrée de l’antenne multi-bande de [Fig. 3] ; et [Fig. 5b] sont deux diagrammes d’émission de l’antenne multi-bande de [Fig. 3] et [Fig. 4], pour une valeur fixe d’élévation et pour deux fréquences de résonance distinctes de cette antenne ; et et [Fig. 6b] sont deux autres diagrammes d’émission de l’antenne multi-bande de [Fig. 3] et [Fig. 4], à l’intérieur de plusieurs plans méridiens et pour les deux fréquences de résonance de [Fig. 5a] et [Fig. 5b]. Antenne multi-bande (100) comprenant : - une plaque métallique de base (10), qui est destinée à servir de plan de masse électrique ; et - une pluralité de plaquettes métalliques (1-3), qui sont parallèles à la plaque métallique de base (10), et qui sont disposées chacune à une distance respective différente de ladite plaque métallique de base, l’antenne multi-bande (100) étant caractérisée en ce que les plaquettes métalliques (1-3) sont connectées électriquement chacune à un même fil d’alimentation en signal (11A) qui est commun auxdites plaquettes métalliques, et en ce que chaque plaquette métallique est connectée par ailleurs à la plaque métallique de base (10) indépendamment des autres plaquettes métalliques, par au moins une connexion de fermeture de circuit électrique (C 1 -C 3 ) qui est dédiée à ladite plaquette métallique, de sorte que toutes les plaquettes métalliques soient connectées en parallèle entre le fil d’alimentation en signal et la plaque métallique de base, et les distances respectives des plaquettes métalliques (1-3) à la plaque métallique de base (10) et des valeurs de surface respectives des plaquettes métalliques sont telles que chaque plaquette métallique avec ladite au moins une connexion de fermeture de circuit électrique (C 1 -C 3 ) qui est dédiée à ladite plaquette métallique constitue un élément rayonnant qui possède au moins une valeur de fréquence de résonance différente de la valeur de fréquence de résonance de chaque autre élément rayonnant. Antenne multi-bande (100) selon la revendication 1, dans laquelle les plaquettes métalliques (1-3) sont superposées selon une direction de superposition (D) qui est perpendiculaire à la plaque métallique de base (10), et chaque plaquette métallique possède une valeur de surface qui est différente de la valeur de surface de chaque autre plaquette métallique, et qui augmente entre deux plaquettes métalliques différentes en fonction de la distance de chaque plaquette métallique à la plaque métallique de base. Antenne multi-bande (100) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle plusieurs connexions de fermeture de circuit électrique (C 1 -C 3 ) sont dédiées à une même des plaquettes métalliques (1-3), lesdites plusieurs connexions de fermeture de circuit électrique dédiées à une même des plaquettes métalliques étant disposées selon un agencement qui est symétrique par rapport à un point de connexion (A 1 -A 3 ) de ladite plaquette métallique au fil d’alimentation en signal (11A). Antenne multi-bande (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque connexion de fermeture de circuit électrique (C 1 -C 3 ) qui est dédiée à une des plaquettes métalliques (1-3) est connectée à un bord périphérique de ladite plaquette métallique. Antenne multi-bande (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque plaquette métallique (1-3) est connectée à la plaque métallique de base (10) par deux ou quatre connexions de fermeture de circuit électrique (C 1 -C 3 ). Aéronef (101) comprenant une antenne multi-bande (100) qui est conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 5, fixée sur un fuselage dudit aéronef. Procédé de fabrication d’une antenne multi-bande (100) qui est conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 5, le procédé comprenant la séquence des étapes /1/ à /4/ suivantes : /1/ pour celle des plaquettes métalliques (1) qui est la plus éloignée de la plaque métallique de base (10), appelée première plaquette métallique, déterminer une valeur de surface de ladite première plaquette métallique et une valeur de distance d’espacement entre ladite première plaquette métallique et la plaque métallique de base pour qu’une première antenne élémentaire, de type à toit capacitif court-circuité, qui est formée par la première plaquette métallique avec l’au moins une connexion de fermeture de circuit électrique (C 1 ) qui est dédiée à ladite première plaquette métallique, et avec la plaque métallique de base (10) et le fil d’alimentation en signal (11A), ait une première valeur-cible de fréquence de résonance, et une première largeur spectrale de résonance ; /2/ pour une seconde des plaquettes métalliques (2), qui suit la première plaquette métallique (1) en se rapprochant de la plaque métallique de base (10), fixer une distance d’espacement entre la seconde plaquette métallique et la plaque métallique de base à une valeur qui est inférieure à celle de la distance d’espacement entre ladite première plaquette métallique et la plaque métallique de base, puis déterminer une valeur de surface de ladite seconde plaquette métallique pour qu’une seconde antenne élémentaire, de type à toit capacitif court-circuité, qui est formée par la seconde plaquette métallique avec l’au moins une connexion de fermeture de circuit électrique (C 2 ) qui est dédiée à ladite seconde plaquette métallique, et avec la plaque métallique de base (10) et le fil d’alimentation en signal (11A), ait une seconde valeur-cible de fréquence de résonance, et une seconde largeur spectrale de résonance ; /3/ ajuster la valeur de distance d’espacement entre la seconde plaquette métallique (2) et la plaque métallique de base (10), et la valeur de surface de ladite seconde plaquette métallique, pour qu’un quotient entre des première et seconde valeurs de fréquence de résonance, telles qu’effectives lorsque les première (1) et seconde (2) plaquettes métalliques sont associées ensemble à la plaque métallique de base (10) avec le fil d’alimentation en signal (11A), commun auxdites première et seconde plaquettes métalliques, et avec les connexions de fermeture de circuit électrique (C 1 , C 2 ) respectives desdites première et seconde plaquettes métalliques, coïncide avec une valeur-cible de quotient, qui est égale au quotient de la seconde valeur-cible de fréquence de résonance par la première valeur-cible de fréquence de résonance ; et /4/ appliquer un facteur d’échelle commun aux valeurs respectives de distance d’espacement des première (1) et seconde (2) plaquettes métalliques par rapport à la plaque métallique de base (10), et à des dimensions desdites première et seconde plaquettes métalliques qui produisent les valeurs de surface respectives desdites plaquettes, pour que la première valeur de fréquence de résonance, telle qu’effective lorsque les première et seconde plaquettes métalliques sont associées ensemble à la plaque métallique de base avec le fil d’alimentation en signal (11A) commun auxdites première et seconde plaquettes métalliques, et avec les connexions de fermeture de circuit électrique (C 1 , C 2 ) respectives desdites première et seconde plaquettes métalliques, coïncide avec la première valeur-cible de fréquence de résonance, la séquence des étapes /1/ à /4/ étant ensuite répétée pour chaque paire de plaquettes métalliques qui sont voisines dans l’antenne multi-bande (100), en se décalant d’une plaquette métallique en direction de la plaque métallique de base (10) entre deux répétitions de la séquence d’étapes, si l’antenne multi-bande comprend plus de deux plaquettes métalliques (1-3), et le procédé comprenant en outre une étape /5/ de fabrication de l’antenne multi-bande (100) conformément aux valeurs obtenues pour la distance d’espacement de chaque plaquette métallique (1-3) à la plaque métallique de base (10), et pour la surface de chaque plaquette métallique. Procédé selon la revendication 7, suivant lequel la première valeur-cible de fréquence de résonance est inférieure à la seconde valeur-cible de fréquence de résonance. Procédé selon la revendication 7 ou 8, suivant lequel chaque plaquette métallique (1-3) est formée à l’étape /5/ dans une surface métallisée d’un substrat de circuit imprimé (S 1 -S 3 ) respectif, et des segments des connexions de fermeture de circuit électrique (C 1 -C 3 ) sont formés à travers certains au moins des substrats de circuit imprimé, puis les substrats de circuit imprimé sont empilés sur la plaque métallique de base (10) de façon à mettre en contact électrique tous les segments d’une même des connexions de fermeture de circuit électrique, séparément pour chacune des connexions de fermeture de circuit électrique. Procédé selon la revendication 7 ou 8, suivant lequel chaque plaquette métallique (1-3) est formée à l’étape /5/ comme une portion séparée de plaque métallique, puis chaque portion séparée de plaque métallique formant une des plaquettes est assemblée avec la plaque métallique de base (10) en utilisant des entretoises, les connexions de fermeture de circuit électrique (C 1 -C 3 ) pouvant éventuellement former lesdites entretoises.