Brevet FR3129787A1 — publié le 20230602

Système antennaire à rayonnement contrôlé La présente description concerne un système antennaire comportant un élément d’antenne (12) d’émission ou de réception, un réseau d’éléments d’antenne parasites (14) associés individuellement à des charges reconfigurables (15), une ou plusieurs antennes (32) en champ proche et un circuit (18, 34) de réglage de la configuration du réseau d’éléments d’antenne parasites en fonction d’un rayonnement capté par la ou les antennes en champ proche pendant une émission radiofréquence par l’élément d’antenne d’émission ou de réception. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Système antennaire à rayonnement contrôlé La présente description concerne de façon générale les réseaux d’antennes et plus particulièrement les antennes compactes et directives. La présente description s’applique plus particulièrement aux réseaux d’antennes reconfigurables. Les réseaux d’antennes sont largement utilisés dans les systèmes de détection ou de transmission radiofréquence, notamment dans les systèmes de télécommunication. Les antennes dites directives ou super directives sont basées sur un réseau d’éléments d’antenne. Elles sont généralement réalisées à partir d’un réseau d’éléments d’antenne dans lequel les antennes sont pondérées et configurées pour focaliser le faisceau dans une direction donnée. Ceci peut être implémenté sous la forme d’une architecture à éléments parasites (une seule antenne, excitée par un générateur, qui est couplée à une ou plusieurs antennes dites parasites, reliées à une condition de charge donnée) ou d’une architecture basée sur le contrôle de l’amplitude et la phase associées à chaque élément du réseau d’antennes. Les architectures d’antennes à éléments parasites exploitent les couplages et interférences entre les différents éléments d’antenne pour régler le diagramme de rayonnement de l’antenne avec un lobe principal (utile) dans une direction donnée (antenne unidirectionnelle) et de largeur angulaire donnée, ou plusieurs lobes utiles dans différentes directions (antenne pluridirectionnelle). De telles antennes sont particulièrement sensibles à leur environnement, qui est susceptible d’engendrer des distorsions dans le diagramme de rayonnement de l’antenne. Ce problème est d’autant plus critique que l’antenne est petite en taille électrique (taille physique rapportée à la longueur d’onde). De plus, plus l’antenne est petite, plus elle est sensible aux perturbations de son environnement proche. Par exemple, dans un dispositif de télécommunication de type téléphone, une telle antenne est sensible aux perturbations engendrées par les mouvements de la main ou les changements de position du corps d’un utilisateur par rapport à l’antenne. On a déjà proposé des systèmes d’étalonnage de réseaux d’antennes qui modifient les coefficients de pondération des éléments d’antennes en fonction de conditions de fonctionnement pendant des phases d’étalonnage de l’antenne. Le document US 2015/0115978 décrit un système antennaire dans lequel un réseau de sondes électro-optiques réparties dans le radôme de l’antenne est utilisé dans des phases d’étalonnage pendant lesquelles une antenne distincte, dédiée à l’étalonnage, émet. Les coefficients associés à chaque élément d’antenne sont réglés, pendant cette phase d’étalonnage, en fonction des signaux reçus par les différents éléments d’antenne et de signaux rétro-modulés par les sondes électro-optiques. Le document US 2016/0036127 décrit un système d’antennes reconfigurable, dans lequel une antenne reconfigurable en fréquence est associée à des éléments d’émission parasites pour régler la directivité. Ces éléments sont associés à des composants de mesure pour l’adaptation d’impédance et à d’autres éléments de réglage pour ajuster le diagramme de rayonnement. Ces mesures et réglages ne s’accompagnent cependant pas de rétroaction en vue du réajustement des charges qui contrôlent le diagramme de rayonnement. Les systèmes d’étalonnage connus ne sont pas adaptés à un réglage en temps réel du diagramme de rayonnement, en particulier lorsqu’ils requièrent un élément d’émission dédié à l’étalonnage. Or, un tel réglage serait souhaitable notamment pour des antennes sensibles à des perturbations environnementales proches. De plus, la précision requise pour l’ajustement des coefficients de pondération d’amplitude et de phase des différents éléments d’antenne en raison de la miniaturisation des antennes rend les solutions de mesure indirecte (mesure d’impédance) inadaptées. Il existe un besoin pour une antenne d’émission ou réception directive ou super directive adaptée à être ajustée en temps réel. Il existe un besoin pour une antenne reconfigurable dont les réglages sont effectués à partir de mesures directes de rayonnement. Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des réseaux d’antennes reconfigurables connus. Un mode de réalisation prévoit un système antennaire comportant : – un élément d’antenne d’émission ou de réception ; – un réseau d’éléments d’antenne parasites associés individuellement à des charges reconfigurables ; – une ou plusieurs antennes en champ proche ; et – un circuit de réglage de la configuration du réseau d’éléments d’antenne parasites en fonction d’un rayonnement capté par la ou les antennes en champ proche pendant une émission radiofréquence par l’élément d’antenne d’émission ou de réception. Selon un mode de réalisation, le circuit est configuré pour ajuster des valeurs d’impédance des charges reconfigurables en fonction d’une comparaison, à des données de référence, de données représentatives d’un diagramme de rayonnement du système. Selon un mode de réalisation, les données de référence sont représentatives de diagrammes de rayonnement du système en présence de perturbations. Selon un mode de réalisation, l’écart entre deux éléments d’antenne est inférieur au quart de la longueur d’onde de la fréquence centrale de la bande passante à laquelle est destiné le réseau. Selon un mode de réalisation, l’écart entre chaque antenne en champ proche et l’élément d’antenne le plus proche est inférieur au dixième de la longueur d’onde de la fréquence centrale de la bande passante à laquelle est destiné le réseau. Selon un mode de réalisation, le système comprend exactement huit d’éléments d’antenne parasites équidistants de l’élément d’antenne d’émission ou de réception et répartis tous les 45° autour dudit élément. Selon un mode de réalisation, l’élément d’antenne d’émission ou de réception et le réseau d’éléments d’antenne parasites associés individuellement aux charges reconfigurables font partie d’un réseau d’éléments d’antenne reconfigurable. Un mode de réalisation prévoit un procédé de configuration du système antennaire tel que décrit, comprenant les étapes suivantes : a) identifier, parmi un ensemble de données de référence, des données de référence les plus proches possible de données représentatives d’un diagramme de rayonnement du système ; et b) ajuster des valeurs d’impédance des charges reconfigurables en fonction des données de référence identifiées. Selon un mode de réalisation, les données de référence sont représentatives de diagrammes de rayonnement du système en présence de perturbations. Selon un mode de réalisation, à l’étape b), les valeurs d’impédance des charges reconfigurables sont ajustées à des valeurs de référence associées aux données de référence identifiées à l’étape a). Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, préalablement à l’étape a), une étape d’enregistrement des données de référence, lesdites données étant représentatives de diagrammes de rayonnement du système en présence de perturbations. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d’autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation et modes de mise en œuvre particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d’un système antennaire ; la est une vue en perspective schématique d’un mode de réalisation d’agencement d’antennes dans un système antennaire du type de celui de la ; la représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un exemple d’architecture fonctionnelle d’un mode de réalisation de système antennaire ; la représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, un mode de mise en œuvre d’un procédé d’asservissement de paramètres des éléments d’antenne d’un système antennaire ; la illustre, de façon très schématique et par un chronogramme, la mise en œuvre de l’asservissement du réglage d’un réseau d’antennes configurable ; la est un diagramme illustrant un mode de mise en œuvre d’un procédé d’apprentissage ; et la est un diagramme illustrant un mode de mise en œuvre d’un procédé d’ajustement, en cas de perturbation, d’un champ émis par le système antennaire de la . Système antennaire comportant : – un élément d’antenne (12) d’émission ou de réception ; – un réseau d’éléments d’antenne parasites (14) associés individuellement à des charges reconfigurables (15) ; – une ou plusieurs antennes (32) en champ proche ; et – un circuit (18, 34) de réglage de la configuration du réseau d’éléments d’antenne parasites en fonction d’un rayonnement capté par la ou les antennes en champ proche pendant une émission radiofréquence par l’élément d’antenne d’émission ou de réception. Système selon la revendication 1, dans lequel le circuit (18, 34) est configuré pour ajuster des valeurs d’impédance des charges reconfigurables (15) en fonction d’une comparaison, à des données de référence, de données représentatives d’un diagramme (Di, Dp) de rayonnement du système. Système selon la revendication 2, dans lequel les données de référence sont représentatives de diagrammes (Dk) de rayonnement du système en présence de perturbations. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’écart entre deux éléments d’antenne (12, 14) est inférieur au quart de la longueur d’onde de la fréquence centrale de la bande passante à laquelle est destiné le réseau. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’écart entre chaque antenne en champ proche et l’élément d’antenne (12, 14) le plus proche est inférieur au dixième de la longueur d’onde de la fréquence centrale de la bande passante à laquelle est destiné le réseau. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant exactement huit d’éléments d’antenne parasites (14) équidistants de l’élément d’antenne (12) d’émission ou de réception et répartis tous les 45° autour dudit élément. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’élément d’antenne (12) d’émission ou de réception et le réseau d’éléments d’antenne (14) parasites associés individuellement aux charges reconfigurables (15) font partie d’un réseau (1) d’éléments d’antenne reconfigurable. Procédé de configuration du système antennaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant les étapes suivantes : a) identifier (93), parmi un ensemble de données de référence, des données de référence les plus proches possible de données représentatives d’un diagramme (Di, Dp) de rayonnement du système ; et b) ajuster (94) des valeurs d’impédance des charges reconfigurables (15) en fonction des données de référence identifiées. Procédé selon la revendication 8, dans lequel les données de référence sont représentatives de diagrammes (Dk) de rayonnement du système en présence de perturbations. Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel, à l’étape b), les valeurs d’impédance des charges reconfigurables (15) sont ajustées à des valeurs de référence associées aux données de référence identifiées à l’étape a). Procédé selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant en outre, préalablement à l’étape a), une étape d’enregistrement (85) des données de référence, lesdites données étant représentatives de diagrammes (Dk) de rayonnement du système en présence de perturbations.