Brevet FR3164575A1 — publié le 20260116

Antenne planaire comprenant deux éléments rayonnants chanfreinés L’antenne planaire (10) comprend : - un support (20) ; - au moins un premier élément rayonnant (40) monté sur le support (20) et comprenant un corps conducteur (42) sensiblement plan rectangulaire ou carré ; et - au moins une couche de matériau diélectrique (50) agencée sur l’au moins un premier élément rayonnant (40). L’antenne planaire (10) comprend en outre au moins un deuxième élément rayonnant (60) agencé sur l’au moins une couche de matériau diélectrique (50) en regard de l’au moins un premier élément rayonnant (40) et comprenant un corps conducteur (62) sensiblement plan rectangulaire ou carré, chacun du corps conducteur (42) de l’au moins un premier élément rayonnant (40) et du corps conducteur (62) de l’au moins un deuxième élément rayonnant (60) comprenant au moins un sommet (44A, 64A, 64C) présentant un chanfrein (48, 68). Figure pour l'abrégé : Figure 1 Antenne planaire comprenant deux éléments rayonnants chanfreinés La présente invention concerne une antenne planaire comprenant : - un support; - au moins un premier élément rayonnant monté sur le support et comprenant un corps conducteur sensiblement plan rectangulaire ou carré ; et - au moins une couche de matériau diélectrique agencée sur l’au moins un premier élément rayonnant. De telles antennes planaires sont par exemple utilisées pour communiquer sur de longues distances (typiquement 36 000 km pour un satellite géostationnaire). Afin que la polarisation des ondes émises et reçues n’ait pas d’impact sur la qualité de la liaison, il est souhaitable d’utiliser des ondes de télécommunication à polarisation circulaire. En effet, l’utilisation de polarisations linéaires peuvent, en cas de déphasage notamment, conduire à des pertes. De nombreuses antennes émettent et reçoivent intrinsèquement en polarisation linéaire. Pour les applications susmentionnées, on leur adjoint donc un polariseur externe. Un tel polariseur externe engendre un poids et un encombrement supplémentaires ainsi qu’un surcoût pour la fabrication. Un but de l’invention est alors de proposer une antenne planaire permettant d’obtenir une réception/émission de bonne qualité même à longue distance tout en présentant un poids et un encombrement réduit. A cet effet, l’invention a pour objet une antenne, du type précité, comprenant en outre au moins un deuxième élément rayonnant agencé sur l’au moins une couche de matériau diélectrique en regard de l’au moins un premier élément rayonnant et comprenant un corps conducteur sensiblement plan rectangulaire ou carré, chacun du corps conducteur de l’au moins un premier élément rayonnant et du corps conducteur de l’au moins un deuxième élément rayonnant comprenant au moins un sommet présentant un chanfrein. Grâce à la superposition des éléments rayonnants, de meilleurs performances sont obtenues sur une large bande de fréquence. Grâce à la présence des chanfreins, les éléments rayonnants transforment les ondes à polarisation linéaire en ondes à polarisation circulaire. Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, l’antenne planaire comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l’au moins un chanfrein est tel que l’élément rayonnant correspondant est apte à transformer une onde à polarisation circulaire reçue par ledit élément rayonnant en une onde à polarisation linéaire et à transformer une onde à polarisation linéaire à émettre par ledit élément rayonnant en une onde à polarisation circulaire ; - l’au moins un chanfrein présente un angle de chanfrein défini avec un côté du carré ou du rectangle correspondant compris entre 30° et 120° ; - chacun du corps conducteur de l’au moins un premier élément rayonnant et du corps conducteur de l’au moins un deuxième élément rayonnant comprend au moins un sommet courbé ; - l’au moins un sommet courbé présente un rayon de courbure compris entre 0% et 50% de la longueur d’un côté du carré ou du rectangle du corps conducteur correspondant ; - pour chacun du corps conducteur de l’au moins un premier élément rayonnant et du corps conducteur de l’au moins un deuxième élément rayonnant: - le corps conducteur comprend au moins un sommet présentant un chanfrein - les sommets autres que l’au moins un sommet présentant un chanfrein sont courbés ; - chaque élément rayonnant a une direction d’orientation, la direction d’orientation de l’au moins un premier élément rayonnant et la direction d’orientation de l’au moins un deuxième élément rayonnant formant un angle compris entre 0° et 360° ; - l’antenne planaire est telle que : - le corps conducteur de l’au moins un premier élément rayonnant comprend un unique sommet présentant un chanfrein; - le corps conducteur de l’au moins un deuxième élément rayonnant comprend deux sommets opposés présentant chacun un chanfrein ; - le chanfrein du corps conducteur de l’au moins un premier élément rayonnant est agencé en regard de l’un ou l’autre des deux chanfreins du corps conducteur de l’au moins un deuxième élément rayonnant ; - chaque corps conducteur est réalisé en un matériau métallique, par exemple en cuivre, la couche de matériau diélectrique étant réalisée en résine époxy ou en un dérivé du polytétrafluoroéthylène. L’invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une illustration schématique d’une antenne planaire selon l’invention. En référence à la FIG. 1 , on divulgue une antenne planaire 10 selon l’invention. L’antenne planaire 10 comprend un support 20, au moins un premier élément rayonnant 40, au moins une couche de matériau diélectrique 50 agencée sur l’au moins un premier élément rayonnant 40 et au moins un deuxième élément rayonnant 60. Avantageusement, l’antenne planaire 10 comprend en outre au moins une couche de matériau diélectrique 30 agencée entre le support 20 et l’au moins un premier élément rayonnant 40. Dans ce qui suit, on décrit un seul premier élément rayonnant 40 et un seul deuxième élément rayonnant 60. Bien entendu, l’invention s’applique également dans le cas où l’antenne planaire 10 comprend plusieurs premiers éléments rayonnants 40 et/ou plusieurs deuxièmes éléments rayonnants 60. Egalement, dans ce qui suit, on décrit une seule couche de matériau diélectrique 30 entre le support 20 et le premier élément rayonnant 40 (appelée couche de matériau diélectrique inférieure) et une seule couche de matériau diélectrique 50 entre le premier élément rayonnant 40 et le deuxième élément rayonnant 60 (appelée couche de matériau diélectrique supérieure). Bien entendu, l’invention s’applique également dans le cas où l’antenne planaire 10 comprend plusieurs couches de matériau diélectrique 30 entre le support 20 et le premier élément rayonnant 40 et/ou plusieurs couches de matériau diélectrique 50 entre le premier élément rayonnant 40 et le deuxième élément rayonnant 60. Avantageusement, le support 20 est conducteur et constitue un plan de masse de l’antenne planaire 10. Par exemple, le support 20 est réalisé en un matériau métallique, par exemple en cuivre. Par exemple, une finition métallique peut être appliquée en surface sur le matériau métallique du support 20, notamment une finition métallique en or. Par exemple, comme illustré sur la FIG. 1 , le support 20 est formé par une plaque conductrice 22 s’étendant selon un plan horizontal PH. Par exemple, comme illustré sur la FIG. 1 , la couche de matériau diélectrique inférieure 30 s’étend sur le support 20, entre le support 20 et le premier élément rayonnant 40. Avantageusement, la couche de matériau diélectrique inférieure 30 est réalisée en résine epoxy ou en un dérivé du polytétrafluoroéthylène. Le premier élément rayonnant 40 est monté sur le support 20, en particulier sur la couche de matériau diélectrique inférieure 30 elle-même appliquée sur le support 20. Le premier élément rayonnant 40 comprend un corps conducteur 42 sensiblement plan rectangulaire ou carré, s’étendant en particulier sensiblement parallèlement au plan horizontal PH. En particulier, le corps conducteur 42 est fin. Par « fin », on entend que le corps conducteur 42 s’étend selon trois dimensions, une de ces trois dimensions (perpendiculaire au plan horizontal PH) étant très inférieure aux deux autres. Par exemple, le premier élément rayonnant 40 a une direction d’orientation D1. Par exemple, la direction d’orientation D1 est parallèle à au moins un côté du corps conducteur 42 (notamment les côtés 46CD et 46AB dans l’exemple de la FIG. 1 ). Avantageusement, le premier élément rayonnant 40 comprend en outre au moins un accès d’alimentation (non-illustré), par exemple une ligne d’alimentation, une fente d’alimentation ou un orifice conducteur. Notamment, le corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 est formé par une plaque sensiblement plane rectangulaire ou carré. Dans l’exemple de la FIG. 1 , le corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 est carré. Avantageusement, le corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 est réalisé en un matériau métallique, par exemple en cuivre. Le corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 présente quatre sommets 44A, 44B, 44C, 44D reliés par des côtés 46AB, 46BC, 46CD, 46DA. Au moins un sommet 44A du corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 présente un chanfrein 48. Avantageusement, l’au moins un chanfrein 48 est tel que le premier élément rayonnant 40 est apte à transformer une onde à polarisation circulaire reçue par le premier élément rayonnant 40 en une onde à polarisation linéaire et à transformer une onde à polarisation linéaire à émettre par le premier élément rayonnant 40 en une onde à polarisation circulaire. Encore avantageusement, l’au moins un chanfrein 48 du premier élément rayonnant 40 présente un angle de chanfrein α1 défini avec un côté 46 du carré ou du rectangle correspondant au corps conducteur 42 compris entre 30° et 120°. Avantageusement, le corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 comprend en outre au moins un sommet courbé 49. Par exemple, l’au moins un sommet courbé 49 du corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 présente un rayon de courbure R1 compris entre 0% et 50% de la longueur d’un côté 46 du carré ou du rectangle du corps conducteur 42. Avantageusement, le corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 comprend au moins un sommet 44A présentant un chanfrein 48, les sommets 44B, 44C, 44D autres que l’au moins un sommet 44A présentant un chanfrein 48 étant courbés. Dans l’exemple spécifique de la FIG. 1 , le corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 comprend un unique sommet 44A présentant un chanfrein 48, les autres sommets 44B, 44C, 44D étant avantageusement courbés. Avantageusement, la couche de matériau diélectrique supérieure 50 s’étend entre le premier élément rayonnant 40 et le deuxième élément rayonnant 60. Avantageusement, la couche de matériau diélectrique supérieure 50 est réalisée en résine epoxy. Le deuxième élément rayonnant 60 est agencé sur la couche de matériau diélectrique supérieure 50 en regard du premier élément rayonnant 40. L’agencement du deuxième élément rayonnant 60 et du premier élément rayonnant 40 permet d’obtenir une structure dite « stackée » (ou « empilée » en français). Cette structure permet d’obtenir des performances d’émission/réception satisfaisante sur de larges bandes de fréquence tout en ayant une émission et une réception séparées et géométriquement orthogonales. Le deuxième élément rayonnant 60 comprend un corps conducteur 62 sensiblement plan rectangulaire ou carré, s’étendant en particulier sensiblement parallèlement au plan horizontal PH. En particulier, le corps conducteur 62 est fin. Là aussi, par « fin », on entend que le corps conducteur 62 s’étend selon trois dimensions, une de ces trois dimensions (perpendiculaire au plan horizontal PH) étant très inférieure aux deux autres. Avantageusement, le deuxième élément rayonnant 60 comprend en outre au moins un accès d’alimentation (non-illustré), par exemple une ligne d’alimentation ou une fente d’alimentation. Par exemple, le deuxième élément rayonnant 60 a une direction d’orientation D2. Par exemple, la direction d’orientation D2 est parallèle à au moins un côté du corps conducteur 62, en particuler sensiblement en regard de l’au moins un côté du corps conducteur 42 par rapport auquel est définie la direction d’orientation D1 (notamment les côtés 66CD et 66AB dans l’exemple de la FIG. 1 ). Avantageusement, la direction d’orientation D2 du deuxième élément rayonnant 60 et la direction d’orientation D1 du premier élément rayonnant 40 forment un angle β compris entre 0° et 360°. L’homme du métier saura choisir l’angle B en fonction des besoins. Notamment, le corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 est formé par une plaque sensiblement plane rectangulaire ou carré. Dans l’exemple de la FIG. 1 , le corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 est carré. Avantageusement, le corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 est réalisé en un matériau métallique, par exemple en cuivre. Le corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 présente quatre sommets 64A, 64B, 64C, 64D reliés par des côtés 66AB, 66BC, 66CD, 66DA. Au moins un sommet 64A, 64C du corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 présente un chanfrein 68. Avantageusement, le corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 comprend au moins un sommet 64A, 64C présentant un chanfrein 68, les sommets 64B, 64D autres que l’au moins un sommet 64A, 64C présentant un chanfrein 68 étant courbés. Avantageusement, l’au moins un chanfrein 68 est tel que le deuxième élément rayonnant 60 est apte à transformer une onde à polarisation circulaire reçue par le deuxième élément rayonnant 60 en une onde à polarisation linéaire et à transformer une onde à polarisation linéaire à émettre par le deuxième élément rayonnant 60 en une onde à polarisation circulaire. Encore avantageusement, l’au moins un chanfrein 68 du deuxième élément rayonnant 60 présente un angle de chanfrein α2 définit avec un côté du carré ou du rectangle correspondant au corps conducteur 62 compris entre 30° et 120°. Dans l’exemple spécifique de la FIG. 1 , le corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 comprend deux sommets 64A, 64C opposés présentant chacun un chanfrein 68, les autres sommets 64B, 64D étant avantageusement courbés. Par exemple, les angles de chanfrein α2 des deux sommets opposés chanfreinés 64A, 64C sont différents, sensiblement identiques ou exactement identiques. Encore avantageusement, dans l’exemple spécifique de la FIG. 1 , le chanfrein 48 du corps conducteur 42 du premier élément rayonnant 40 est agencé en regard de l’un ou l’autre des deux chanfreins 68 du corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60. Avantageusement, le corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 comprend en outre au moins un sommet courbé 69. Par exemple, l’au moins un sommet courbé 68 du corps conducteur 62 du deuxième élément rayonnant 60 présente un rayon de courbure R2 compris entre 0% et 50% de la longueur d’un côté 66 du carré ou du rectangle du corps conducteur 62. Grâce à l’invention, de meilleurs performances sont obtenues sur une large bande de fréquence et les ondes à polarisation linéaire sont transformées en ondes à polarisation circulaire et inversement par les éléments rayonnants directement, sans avoir besoin de recourir à un polariseur dédié. En outre, les angles de chanfrein α1, α2 et/ou les rayons de courbures R1, R2 et/ou l’angle β entre les directions d’orientation D1, D2 des éléments rayonnants 40, 60 sont notamment choisis afin d’optimiser les performances d’émission/réception de l’antenne planaire 10 en fonction des paramètres des ondes à émettre/à recevoir et pour optimiser la pureté de polarisation dans la bande choisie. Ces paramètres variables donnent de nombreux degrés de liberté pour l’optimisation de l’antenne 10. Antenne planaire (10) comprenant : - un support (20) ; - au moins un premier élément rayonnant (40) monté sur le support (20) et comprenant un corps conducteur (42) sensiblement plan rectangulaire ou carré ; et - au moins une couche de matériau diélectrique (50) agencée sur l’au moins un premier élément rayonnant (40) ; caractérisée en ce que l’antenne planaire (10) comprend en outre au moins un deuxième élément rayonnant (60) agencé sur l’au moins une couche de matériau diélectrique (50) en regard de l’au moins un premier élément rayonnant (40) et comprenant un corps conducteur (62) sensiblement plan rectangulaire ou carré, chacun du corps conducteur (42) de l’au moins un premier élément rayonnant (40) et du corps conducteur (62) de l’au moins un deuxième élément rayonnant (60) comprenant au moins un sommet (44A, 64A, 64C) présentant un chanfrein (48, 68). Antenne planaire (10) selon la revendication 1, dans laquelle l’au moins un chanfrein (48, 68) est tel que l’élément rayonnant (40, 60) correspondant est apte à transformer une onde à polarisation circulaire reçue par ledit élément rayonnant (40, 60) en une onde à polarisation linéaire et à transformer une onde à polarisation linéaire à émettre par ledit élément rayonnant (40, 60) en une onde à polarisation circulaire. Antenne planaire (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’au moins un chanfrein (48, 68) présente un angle de chanfrein (α1, α2) défini avec un côté (46, 66) du carré ou du rectangle correspondant compris entre 30° et 120°. Antenne planaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun du corps conducteur (42) de l’au moins un premier élément rayonnant (40) et du corps conducteur (62) de l’au moins un deuxième élément rayonnant (60) comprend au moins un sommet courbé (49, 69). Antenne planaire (10) selon la revendication 4, dans laquelle l’au moins un sommet courbé (49, 69) présente un rayon de courbure (R1, R2) compris entre 0% et 50% de la longueur d’un côté (46, 66) du carré ou du rectangle du corps conducteur (42, 62) correspondant. Antenne planaire (10) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle pour chacun du corps conducteur (42) de l’au moins un premier élément rayonnant (40) et du corps conducteur (62) de l’au moins un deuxième élément rayonnant (60) : - le corps conducteur (42, 62) comprend au moins un sommet (44A, 64A, 64C) présentant un chanfrein (48, 68) ; - les sommets (44B, 44C, 44D, 64B, 64D) autres que l’au moins un sommet (44A, 64A, 64C) présentant un chanfrein (48, 68) sont courbés. Antenne planaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque élément rayonnant (40, 60) a une direction d’orientation (D1, D2), la direction d’orientation (D1) de l’au moins un premier élément rayonnant (40) et la direction d’orientation (D2) de l’au moins un deuxième élément rayonnant (60) formant un angle (β) compris entre 0° et 360°. Antenne planaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle : - le corps conducteur (42) de l’au moins un premier élément rayonnant (40) comprend un unique sommet (44A) présentant un chanfrein (48) ; - le corps conducteur (62) de l’au moins un deuxième élément rayonnant (60) comprend deux sommets (64A, 64C) opposés présentant chacun un chanfrein (68). Antenne planaire (10) selon la revendication 8, dans laquelle le chanfrein (48) du corps conducteur (42) de l’au moins un premier élément rayonnant (40) est agencé en regard de l’un ou l’autre des deux chanfreins (68) du corps conducteur (62) de l’au moins un deuxième élément rayonnant (60). Antenne planaire (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque corps conducteur (42, 62) est réalisé en un matériau métallique, par exemple en cuivre, la couche de matériau diélectrique (50) étant réalisée en résine époxy ou en un dérivé du polytétrafluoroéthylène.