Brevet FR3129534A1 — publié le 20230526

Selon un aspect est prévu un module d’antenne passive pour un système d’antenne active-passive. Le module d’antenne passive comprend un châssis destiné à être monté de manière détachable sur un module d’antenne active. Le châssis comprend une ouverture ou une cavité pour s’étendre au moins partiellement par-dessus le module d’antenne active lorsque le châssis est monté sur le module d’antenne active. Le module d’antenne passive comprend une couche de plan de masse agencée dans ou par-dessus ladite ouverture ou cavité et fixée au châssis. La couche de plan de masse comprend une grille métallique ou métallisée. Le module d’antenne passive comprend un premier réseau d’antenne comprenant un ou plusieurs premiers éléments d’antenne agencés, en partie, par-dessus ledit châssis et adjacents à ladite ouverture ou cavité et, en partie, par-dessus ladite ouverture ou cavité. Le châssis et la couche de plan de masse sont adaptés pour servir de plans de masse pour le premier réseau d’antenne. (Figure 2A) Systèmes d ’antenne a ctive- p assive c ompacts m odulaires à b locage d ’antenne r éduit a u m inimum Divers modes de réalisation se rapporte de manière générale aux antennes, et plus particulièrement aux antennes actives-passives. Arrière-plan technologique Les antennes actives-passives (APA) (ou également systèmes d’APA) sont des antennes passives à bandes multiples qui intègrent les caractéristiques actives 5G. Les APA sont utilisées, par exemple, dans des stations de base 5G. Habituellement, les APA sont des systèmes d’antenne qui intègrent des antennes MIMO massives actives (5G) (c’est-à-dire, des réseaux ou panneaux d’antennes massives intégrés à des éléments émetteurs-récepteurs radio pour former une unité individuelle) avec des antennes passives (4G ou moins). L’électronique, les composants de fréquence radio et le châssis sont partagés entre les antennes active et passive de l’APA. Un tel agencement offre de multiples avantages tels qu’une facture de matériaux réduite, un poids global diminué et une charge due au vent globale réduite. Certaines solutions d’APA actuelles emploient des structures modulaires où les parties passives et/ou actives de l’APA forment des modules séparés mais électriquement (et physiquement) connectés qui peuvent être indépendamment retirés et remplacé, même « sur le terrain » (c’est-à-dire, sur site). Cependant, le processus de remplacement desdits modules du système d’APA est souvent compliqué et prend du temps car cela nécessite, tout d’abord, le retrait de toutes les connexions RF entre les modules d’antenne active et passive. Par exemple, dans certaines solutions, le module d’antenne passive ne peut pas être détaché d’un seul tenant, mais doit, avant détachement, être séparés en de multiples parties plus petites. On a besoin de solutions d’APA permettant un remplacement simple du module d’antenne active et/ou passive de l’APA même sur le terrain tout en conservant toujours l’avantage du facteur de forme compacte de systèmes d’APA modulaires connus. Cet objectif doit être réalisé de telle sorte que les modules d’antenne active et passive ne provoquent pas un important blocage les uns vis-à-vis des autres même lorsqu’un balayage/formation de faisceau est réalisé. Le document WO 2021195040 A2 divulgue des antennes de station de base incluant un module d’antenne active accessible de l’extérieur couplé de manière amovible à un segment évidé qui est par-dessus une chambre dans l’antenne de station de base et qui s’étend longitudinalement et latéralement le long et à travers un arrière d’un logement d’antenne de station de base. Le logement d’antenne de station de base comporte un ensemble antenne passive qui coopère avec le module d’antenne active. Le document EP 3886333 A1 divulgue une antenne de station de base incluant une première antenne présentant des première et seconde colonnes espacées de premiers éléments rayonnants dans celle-ci, qui sont configurés pour fonctionner dans une première bande de fréquence. Un système d’antenne active (AAS) est prévu, lequel est configuré pour fonctionner dans une seconde bande de fréquence, habituellement plus élevée. L’AAS inclut une seconde antenne dans un espace entre les première et seconde colonnes de premiers éléments rayonnants. Ces premiers éléments rayonnants peuvent inclure des tiges d’alimentation inclinées qui supportent une intégration plus élevée en permettant aux premiers éléments rayonnants de surplomber au moins une partie de la seconde antenne. Brève description L'invention concerne un module d’antenne passive pour un système d’antenne active-passive, le module d’antenne passive comprenant : un châssis destiné à être monté de manière détachable sur un module d’antenne active du système d’antenne active-passive, dans lequel le châssis comprend une ouverture ou une cavité pour s’étendre au moins partiellement par-dessus le module d’antenne active lorsque le châssis est monté sur le module d’antenne active ; une couche de plan de masse agencée dans ou par-dessus ladite ouverture ou cavité et fixée au châssis, dans lequel la couche de plan de masse comprend au moins une grille métallique ou métallisée ; un premier réseau d’antenne comprenant un ou plusieurs premiers éléments d’antenne agencés, en partie, par-dessus ledit châssis et adjacents à ladite ouverture ou cavité et, en partie, par-dessus ladite ouverture ou cavité, dans lequel le châssis et la couche de plan de masse sont adaptés pour servir de plans de masse pour le premier réseau d’antenne ; et un ou plusieurs éléments de couplage électromagnétique agencés par-dessus la couche de plan de masse pour couplage du rayonnement électromagnétique reçu en provenance du module d’antenne active via la couche de plan de masse afin de libérer de l’espace lorsque le châssis est monté sur le module d’antenne active ; et/ou un ou plusieurs éléments de guide d’onde électromagnétique agencés par-dessus la couche de plan de masse pour guider le rayonnement électromagnétique reçu en provenance du module d’antenne active via la couche de plan de masse afin de libérer de l’espace lorsque le châssis est monté sur le module d’antenne active. Dans certains modes de réalisation, la couche de plan de masse comprend en outre un réseau bidimensionnel de plaques métalliques agencées dans la grille métallique ou métallisée. Dans certains modes de réalisation, le châssis et l’ouverture ou cavité présentent tous les deux une forme qui est allongée le long de la même direction et les un ou plusieurs premiers éléments d’antenne sont agencés pour être au moins partiellement adjacents à un ou plusieurs côtés longitudinaux de l’ouverture ou cavité. Dans certains modes de réalisation, les un ou plusieurs premiers éléments d’antenne sont des éléments d’antenne résonants de géométrie et dimensions égales et/ou le premier réseau d’antenne est un réseau planaire unidimensionnel ou bidimensionnel avec un espacement d’antenne uniforme. Dans certains modes de réalisation, le module d’antenne passive est adapté de telle sorte que le premier réseau d’antenne est agencé sensiblement à une distance d’une première longueur d’onde divisée par quatre depuis le châssis et la couche de plan de masse, ladite première longueur d’onde étant une longueur d’onde correspondant à une fréquence dans une première bande de fréquence fonctionnelle du premier réseau d’antenne. Dans certains modes de réalisation, une dimension la plus grande d’une cellule unitaire de la grille métallique ou métallisée est plus petite qu’une deuxième longueur d’onde divisée par huit, par neuf, par dix ou par onze, ladite deuxième longueur d’onde étant une longueur d’onde correspondant à une fréquence dans une première bande de fréquence fonctionnelle du premier réseau d’antenne. Dans certains modes de réalisation, le module d’antenne passive comprend en outre : une carte de circuit imprimé agencée dans ou par-dessus ladite ouverture ou cavité et fixée au châssis, dans lequel la couche de plan de masse est mise en œuvre en tant que motif métallisé sur une surface de ladite au moins une carte de circuit imprimé, une surface opposée à ladite surface étant nue. Dans certains modes de réalisation, le module d’antenne passive comprend les un ou plusieurs éléments de couplage électromagnétique et comprend en outre : une ou plusieurs parois métalliques entourant au moins un des un ou plusieurs éléments de couplage électromagnétique pour guider davantage le rayonnement électromagnétique reçu en provenance du module d’antenne active et/ou un élément d’orientation électromagnétique métallique agencé par-dessus les un ou plusieurs éléments de couplage électromagnétique pour réduire les réflexions. Dans certains modes de réalisation, le module d’antenne passive comprend les un ou plusieurs éléments de guidage d’onde électromagnétique, les un ou plusieurs éléments de guidage d’onde électromagnétique comprenant un ou plusieurs guides d’onde métalliques creux et/ou un ou plusieurs guides d’onde diélectriques. L’invention concerne en outre un système d’antenne active-passive comprenant : un module d’antenne passive selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents adapté pour fonctionner au moins à une première bande de fréquence fonctionnelle ; et un module d’antenne active sur lequel le module d’antenne passive est monté de manière détachable, dans lequel le module d’antenne active comprend : un second réseau d’antenne adapté pour fonctionner à une seconde bande de fréquence fonctionnelle plus élevée que la première bande de fréquence fonctionnelle, dans lequel la couche de plan de masse du module d’antenne passive est adaptée pour être transparente ou semi-transparente à la seconde bande de fréquence fonctionnelle. Dans certains modes de réalisation, ladite ouverture ou cavité du châssis du module d’antenne passive est adaptée pour s’étendre au moins par-dessus le second réseau d’antenne du module d’antenne active ou par-dessus le module d’antenne active dans son ensemble. Dans certains modes de réalisation, aucune connexion électrique câblée n’est prévue entre le module d’antenne passive et le module d’antenne active. Dans certains modes de réalisation, le second réseau d’antenne est un réseau d’antenne planaire bidimensionnelle avec un espacement d’élément d’antenne uniforme et/ou une dimension la plus grande d’une cellule unitaire de la grille métallique ou métallisée est supérieure à une troisième longueur d’onde divisée par quatre ou par trois, ladite troisième longueur d’onde étant une longueur d’onde correspondant à une fréquence dans la seconde bande de fréquence fonctionnelle du second réseau d’antenne. Un ou plusieurs exemples de mise en œuvre sont exposés plus en détail sur les dessins annexés et la description ci-dessous. D’autres caractéristiques seront évidentes d’après la description et les dessins, et d’après les revendications. Certains modes de réalisation concernent un module d’antenne passive pour un système d’antenne active-passive et un système d’antenne active-passive. Dans ce qui suit, certains modes de réalisation illustratifs seront décrits en référence aux dessins annexés, sur lesquels la illustre un exemple d’un système de communications auquel des modes de réalisation peuvent être appliqués ; les Figures 2A, 2B et 3 illustrent des systèmes d’antenne active-passive selon des modes de réalisation ; la illustre un module d’antenne passive pour un système d’antenne active-passive selon des modes de réalisation ; les Figures 5 et 6 illustrent, respectivement, des systèmes d’antenne active-passive employant des éléments de couplage électromagnétique et de guidage d’onde selon des modes de réalisation ; et les Figures 7A, 7B et 7C illustrent, respectivement, un exemple d’une cellule unitaire d’un second réseau d’antenne d’un module d’antenne active, un exemple d’une cellule unitaire d’une couche de plan de masse et d’un élément de couplage capacitif d’un module d’antenne passive et deux cellules unitaires agencées l’une sur l’autre. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) pour un système d’antenne active-passive, le module d’antenne passive comprenant : un châssis (202, 302) destiné à être monté de manière détachable sur un module d’antenne active (211, 311, 611) du système d’antenne active-passive, dans lequel le châssis comprend une ouverture ou une cavité (303) pour s’étendre au moins partiellement par-dessus le module d’antenne active lorsque le châssis est monté sur le module d’antenne active ; une couche de plan de masse (220, 420, 733) agencée dans ou par-dessus ladite ouverture ou cavité et fixée au châssis, dans lequel la couche de plan de masse comprend au moins une grille métallique ou métallisée (221, 321, 421) ; un premier réseau d’antenne (204, 304) comprenant un ou plusieurs premiers éléments d’antenne agencés, en partie, par-dessus ledit châssis et adjacents à ladite ouverture ou cavité et, en partie, par-dessus ladite ouverture ou cavité, dans lequel le châssis et la couche de plan de masse sont adaptés pour servir de plans de masse pour le premier réseau d’antenne ; et un ou plusieurs éléments de couplage électromagnétique (503) agencés par-dessus la couche de plan de masse pour couplage du rayonnement électromagnétique reçu en provenance du module d’antenne active via la couche de plan de masse afin de libérer de l’espace lorsque le châssis est monté sur le module d’antenne active ; et/ou un ou plusieurs éléments de guide d’onde électromagnétique (603) agencés par-dessus la couche de plan de masse pour guider le rayonnement électromagnétique reçu en provenance du module d’antenne active via la couche de plan de masse afin de libérer de l’espace lorsque le châssis est monté sur le module d’antenne active. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon la revendication 1, dans lequel la couche de plan de masse (220, 420, 733) comprend en outre un réseau bidimensionnel de plaques métalliques (222, 422) agencées dans la grille métallique ou métallisée. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le châssis (202, 302) et l’ouverture ou cavité (303) présentent tous les deux une forme qui est allongée le long de la même direction et les un ou plusieurs premiers éléments d’antenne sont agencés pour être au moins partiellement adjacents à un ou plusieurs côtés longitudinaux de l’ouverture ou cavité. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel les un ou plusieurs premiers éléments d’antenne sont des éléments d’antenne résonants de géométrie et dimensions égales et/ou le premier réseau d’antenne est un réseau planaire unidimensionnel ou bidimensionnel avec un espacement d’antenne uniforme. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel le module d’antenne passive est adapté de telle sorte que le premier réseau d’antenne (204, 304) est agencé sensiblement à une distance d’une première longueur d’onde divisée par quatre depuis le châssis (202, 302) et la couche de plan de masse (220, 420, 733), ladite première longueur d’onde étant une longueur d’onde correspondant à une fréquence dans une première bande de fréquence fonctionnelle du premier réseau d’antenne. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel une dimension la plus grande d’une cellule unitaire de la grille métallique ou métallisée (221, 321, 421) est plus petite qu’une deuxième longueur d’onde divisée par huit, par neuf, par dix ou par onze, ladite deuxième longueur d’onde étant une longueur d’onde correspondant à une fréquence dans une première bande de fréquence fonctionnelle du premier réseau d’antenne. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon une quelconque revendication précédente, comprenant en outre : une carte de circuit imprimé (423) agencée dans ou par-dessus ladite ouverture ou cavité et fixée au châssis, dans lequel la couche de plan de masse (220, 420, 733) est mise en œuvre en tant que motif métallisé sur une surface de ladite au moins une carte de circuit imprimé, une surface opposée à ladite surface étant nue. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon une quelconque revendication précédente, comprenant en outre : une ou plusieurs parois métalliques (612, 703, 722) entourant au moins un des un ou plusieurs éléments de couplage électromagnétique pour guider davantage le rayonnement électromagnétique reçu en provenance du module d’antenne active et/ou un élément d’orientation électromagnétique métallique (726) agencé par-dessus les un ou plusieurs éléments de couplage électromagnétique pour réduire les réflexions. Module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon une quelconque revendication précédente, dans lequel les un ou plusieurs éléments de guidage d’onde électromagnétique (603) comprennent un ou plusieurs guides d’onde métalliques creux et/ou un ou plusieurs guides d’onde diélectriques. Système d’antenne active-passive comprenant : un module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) selon une quelconque revendication précédente adapté pour fonctionner au moins à une première bande de fréquence fonctionnelle ; et un module d’antenne active (211, 311, 611) sur lequel le module d’antenne passive est monté de manière détachable, dans lequel le module d’antenne active comprend : un second réseau d’antenne (213) adapté pour fonctionner à une seconde bande de fréquence fonctionnelle plus élevée que la première bande de fréquence fonctionnelle, dans lequel la couche de plan de masse (220, 420, 733) du module d’antenne passive est transparente ou semi-transparente à la seconde bande de fréquence fonctionnelle. Système d’antenne active-passive selon la revendication 10, dans lequel ladite ouverture ou cavité (303) du châssis du module d’antenne passive est adaptée pour s’étendre au moins par-dessus le second réseau d’antenne du module d’antenne active ou par-dessus le module d’antenne active dans son ensemble. Système d’antenne active-passive selon l’une quelconque des revendications 10 à 11, dans lequel aucune connexion électrique câblée n’est prévue entre le module d’antenne passive (201, 301, 401, 501, 601) et le module d’antenne active (211, 311, 611). Système d’antenne active-passive selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel le second réseau d’antenne (213) est un réseau d’antenne planaire bidimensionnelle avec un espacement d’élément d’antenne uniforme et/ou une dimension la plus grande d’une cellule unitaire de la grille métallique ou métallisée est supérieure à une troisième longueur d’onde divisée par quatre ou par trois, ladite troisième longueur d’onde étant une longueur d’onde correspondant à une fréquence dans la seconde bande de fréquence fonctionnelle du second réseau d’antenne.