INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La représente le diagramme de rayonnement obtenu par le même réseau d’antennes directif qu’à la , pour un autre déphasage ;
La représente un guide d’ondes électromagnétique permettant de mettre en œuvre l’invention ;
La représente un mode de réalisation d’une antenne RF directive 2D selon l’invention ;
La représente est une représentation de l’intérieur de l’antenne RF directive 2D de la ;
La représente le diagramme de rayonnement obtenu par une antenne RF directive 2D selon un mode de réalisation de l’invention, pour un déphasage donné ;
La représente le diagramme de rayonnement obtenu par la même antenne RF directive 2D qu’à la , pour un autre déphasage ;
La décrit schématiquement les étapes d’un procédé de configuration de la direction de pointage d’une antenne radiofréquence directive mise en œuvre à partir des réseaux d’antennes selon l’invention.
Afin de répondre aux défauts de l’art antérieur, l’invention décrit une antenne de type guide à fente permettant de diriger la direction de pointage du faisceau par une action mécanique sur la position d’une paroi de fond du guide.
Afin de maximiser le bilan de liaison des communications radiofréquence, ou pour rendre une liaison plus sélective dans l’espace, il est d’usage d’utiliser des antennes directives, qui permettent d’orienter précisément l’antenne ou son maximum de rayonnement dans la direction souhaitée, et ce bien souvent sans bouger l’antenne.
Pour cela, la solution la plus commune consiste à utiliser des antennes à balayage électronique passives (en anglais le terme de Passive Electronic Scanned Array , PESA) ou actives (en anglais Active Electronic Scanned Array , AESA), qui permettent de diriger le faisceau de rayonnement de l’antenne sans intervention mécanique. Ces solutions sont cependant complexes à implémenter, tant en hardware qu’en software. En effet, le principe est d’utiliser un élément déphaseur par antenne unitaire du réseau, d’où rapidement des milliers de déphaseurs à piloter simultanément. Ces antennes sont donc complexes à implémenter et couteuses.
Une autre famille d’antennes à balayage rassemble les dispositifs « quasi-optiques », basés sur de la transmission (lentille) ou de la réflexion (miroir), dont on fait varier la position de la source pour diriger le faisceau de l’antenne. Cependant, ces dispositifs sont le plus souvent encombrants (lentilles, miroirs ou assimilés) et peu efficaces.
D’autres types de dispositifs sont connus, comme par exemple le dispositif VICTS (en anglais Variable Inclinaison Continuous Transverse Stub ) décrit dans le brevet US 9.413.073 B2. Il utilise la rotation de deux plateaux superposés jouant chacun le rôle de «prisme » déviant le faisceau en azimut et en élévation. Cependant, bien que l’épaisseur de lentille de ce dispositif soit réduite par rapport aux dispositifs quasi-optiques, il demeure encombrant. En outre, les dispositifs VICTS basés sur la rotation ne permettent d’adresser que des antennes circulaires.
De manière générale, les dispositifs basés sur la rotation n’adressent que des antennes circulaires, tandis que les dispositifs non basés sur la rotation demandent en général un déplacement important de la source radiofréquence (RF) vis-à-vis du système focalisant (miroir, lentille), d’où des problématiques de jonctions, pertes, etc.
Sont également connues de l’art antérieur les antennes de type guides à fente (en anglais slot array ), comprenant un guide d’ondes sur lequel sont disposés une pluralité d’éléments rayonnants, généralement des fentes. L’onde se propageant dans le guide est émis par chacun des guides, avec un déphasage qui est fonction de l’écartement entre les éléments rayonnants. Le faisceau d’une telle antenne peut être dirigé en modifiant la longueur d’onde du signal se propageant dans le guide. Cependant, une telle modification est difficile nécessite l’implémentation d’une chaîne radio finement ajustable, ce qui s’avère également complexe et couteux.
Un objet de l’invention est donc de proposer un système antennaire peu complexe permettant de commander un réseau de N antennes phasées sans avoir recours à N déphaseurs « électroniques » (c’est-à-dire alimentés électriquement et pilotés indépendamment), et sans avoir recours à des systèmes optiques ou quasi-optiques.
A cet effet, la présente invention décrit un réseau d’antennes directif comprenant : un guide d’ondes rectangulaire avec deux accès, le guide s’étendant le long d’un axe longitudinal Oy, ledit guide d’ondes rectangulaire comprenant : une partie fixe avec deux faces latérales en regard l’une de l’autre et une face supérieure joignant de manière orthogonale les deux faces latérales, et une pièce de fond disposée entre les deux faces latérales ; une pluralité d’éléments rayonnants disposés régulièrement selon ledit axe longitudinal sur la partie fixe du guide d’ondes.
Dans le réseau d’antennes directif selon l’invention, la pièce de fond du guide d’ondes rectangulaire est mobile en translation selon une direction de déplacement Oz parallèle aux faces latérales, la distance maximum entre la pièce de fond et la face supérieure étant inférieure à la distance entre les faces latérales.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la pièce de fond comprend une âme s’étendant selon l’axe longitudinal Oy et selon la direction de déplacement Oz. Elle comprend en outre au moins une première rangée de barres s’étendant respectivement depuis l’âme selon une direction Ox perpendiculaire à l’axe longitudinal Oy et à la direction de déplacement de la pièce de fond Oz.
L’invention porte également sur une antenne radiofréquence directive comprenant : N réseaux d’antennes directifs selon l’invention, avec N supérieur ou égal à 1, des moyens d’ajustement de la position de la pièce de fond des N réseaux d’antennes directifs, configurés pour ajuster la position de la pièce de fond des N guides d’ondes en fonction d’une direction de faisceau antennaire recherchée.
Dans un mode de réalisation, l’antenne radiofréquence directive selon l’invention comprend N réseaux d’antennes directifs identiques disposés selon des directions parallèles et alignés. L’ajustement de la position de la pièce de fond des guides d’ondes des N réseaux d’antennes permet d’orienter le faisceau de l’antenne dans un plan Oyz comprenant ledit axe longitudinal Oy et un axe Oz perpendiculaire à l’axe longitudinal et parallèle aux faces latérales du ou des guide d’ondes du réseau d’antennes directif.
Dans un autre mode de réalisation de l’antenne radiofréquence directive selon l’invention, où N est supérieur ou égal à trois, elle comprend N-1 réseaux d’antennes directifs identiques et disposés selon des directions parallèles et alignés, et un réseau d’antennes directif distinct configuré de sorte que ses éléments rayonnants rayonnent dans des accès desdits N-1 réseaux d’antennes directifs.
Avantageusement : l’écart entre la face supérieure et la pièce de fond des guides d’ondes des N -1 réseaux d’antennes directifs est le même pour chacun de ces guides d’ondes, et l’ajustement de la position des pièces de fond des guides d’ondes des N -1 réseaux d’antennes directifs permet d’orienter le faisceau de l’antenne dans un plan Oyz comprenant un axe Oy parallèle à l’axe longitudinal des N-1 réseaux d’antennes directifs, et un axe Oz perpendiculaire à ces axes longitudinaux et parallèle aux faces latérales des guides d’ondes des N-1 réseaux d’antennes directifs ; la position de la pièce de fond du guide d’ondes du réseau d’antennes directif distinct permet d’orienter le faisceau de l’antenne dans un plan Oxz orthogonal à l’axe longitudinal Oy des N-1 réseaux d’antennes directifs.
L’invention porte également sur un procédé de configuration de la direction de pointage d’une antenne radiofréquence directive, ladite antenne radiofréquence comprenant : N réseaux d’antennes directifs selon l’invention, avec N supérieur ou égal à 1, des moyens d’ajustement de la position de la pièce de fond des N réseaux d’antennes directifs configurés pour ajuster la position de la pièce de fond des N guides d’ondes en fonction d’une direction de faisceau antennaire recherchée.
Le procédé comprend : une étape de calcul de la position des pièces de fond des guides d’ondes du ou des réseaux d’antennes directifs de l’antenne radiofréquence directive, et une étape de modification de la position des pièces de fond des guides d’ondes du ou des réseaux d’antennes directifs comme calculé lors de la première étape.
La troisième distance D4 séparant les troisième et quatrième flancs 1111, 1122 est par exemple comprise entre 60 nm et 110 nm, voire entre 80 nm et 100 nm. On réduit ainsi la variabilité des caractéristiques électriques de l’empilement mémoire, fixées par celles des canaux de conduction, situé loin des flancs (loin des bords).
L’orientation en partie verticale des deuxième et troisième empilements 20, 30, et l’utilisation d’une première couche active 11 commune, planaire, permet d’écarter les troisième et quatrième flancs 1111, 1122 l’un de l’autre, comme indiqué ci-dessus, pour réduire les problèmes de variabilité, sans augmenter l’encombrement de l’ensemble 1, par rapport à des dispositifs 1R1S de l’art antérieur, en tout cas du point de vue de l’encombrement selon la direction X représentée sur la (direction parallèle au plan P, et dirigée du premier flanc vers le deuxième flanc, ici perpendiculaire à chacun de ces deux flancs). Cet aspect est expliqué plus en détail ci-dessous.
Dans la direction X, chaque empilement vertical 20, 30 s’étend, à partir du premier flanc 1111 de la première électrode supérieure 12, sur une quatrième distance D6. Dans le premier mode de réalisation, cette distance correspond en quelque sorte à l’épaisseur totale du deuxième l’empilement 20 et d’une couche métallique optionnelle 42 qui le recouvre. Par ailleurs, le premier flanc 1111 est décalé latéralement, par rapport à l’électrode inférieure 13, d’une cinquième distance D7, non nulle. De même, le deuxième flanc 1222 est décalé latéralement, par rapport à l’électrode inférieure 13 de la même cinquième distance D7. On a donc D4 = D5+2·D7. La première électrode supérieure 121 ne se superpose donc que partiellement à l’électrode inférieure 13.
En pratique, la largeur D5 de l’électrode inférieure 13 est au moins égale à la finesse de gravure, F, finesse qui vaut par exemple 40 nm. La finesse impose notamment une largeur minimum à un via inférieur 70, traversant la couche diélectrique 61 pour connecter l’électrode inférieure 13. La largeur D5 de l’électrode inférieure 13 et une largeur du via inférieur 70 sont ici égales l’une à l’autre. La largeur D5 est donc au moins égale à la finesse F.
La première distance D1, séparant les première et deuxième électrodes supérieures 121, 122 dépend avantageusement de la largeur D5 de l’électrode inférieure 13. Afin de permettre un vis-à-vis entre les électrodes supérieures 121, 122 et l’électrode inférieure 13, la première distance D1 est préférentiellement strictement inférieure à la largeur D5. Dans la pratique, les canaux de conduction peuvent tout de même s’établir si aucun vis-à-vis n’existe entre les électrodes supérieures 121, 122 et l’électrode inférieure 13. En revanche, ce cas de figure peut augmenter la variabilité des canaux de conduction s’établissant dans la première couche active 11.
De même, les premier et deuxième contact électrique 40, 50 présentent respectivement une largeur D8 et D9 au moins égale à cette finesse F (i.e. : limitée par la finesse F), et séparés par la première distance D1.
Dimensionner l’ensemble de sorte que la somme D6+D2 soit, comme ici, inférieure ou égale à la largeur D8 (largeur selon la direction X) du premier contact supérieur 40 permet alors de loger sous ce contact le deuxième empilement 20, ainsi que la partie de le premier empilement planaire 10 qui déborde latéralement au-delà de l’électrode inférieur 13. L’encombrement de l’ensemble 1 prend en compte une distance supplémentaire, due à l’espace séparant l’ensemble de ses proches voisins (espace dit « metal pitch » en anglais). Ladite distance est égale à F (F/2 de chaque côté de l’ensemble 1). Ainsi, selon la direction X, l’encombrement est donc de 4F et cela alors même que la première couche active 11 a une extension latérale supérieure à F (pour limiter l’influence indésirables des bords de couche).
À titre d’exemple, est en fonction d’une finesse de gravure F, l’ensemble 1 peut présenter les dimensions suivantes : D1 = F ; D2 = 3/4 F ; D3 = 10 nm ; D4 = 2,5 F ; D5 = 1,5 F ; D6 = 3/4 F ; D7 = 1/2 F ; D8 = D9 = 1,5 F ; D10 = 10 nm ; D11 = 2,5 F ; D13 = F ; et D14 = 1/2 F.
D11 est la largeur des électrodes supérieures 121, 122, parallèlement au plan P, et selon une direction perpendiculaire à X – donc selon une direction perpendiculaire à celle correspondant à la largeur D5. La surface latérale des électrodes supérieurs 121, 122 est décalée latéralement par rapport à l’électrode inférieure 13 d’une distance D11 selon la direction perpendiculaire à X.
La surface totale occupée par l’ensemble 1 (c’est-à-dire son empreinte, incluant une zone périphérique entourant l’ensemble, et qui s’arrête à mi-distance entre cet ensemble et les ensembles voisins) peut s’exprimer comme : où MP est un espace entre chaque ensemble, appelé « metal pitch » en anglais, par exemple égal à F.
D14 est égale à D7, en pratique. La surface totale est alors égale à 15 F 2 , pour ces exemples de valeurs. Comme l’ensemble 1 comprend deux circuits 1S1R, une surface équivalente occupée , rapportée à un seul circuit 1S1R est donc égale à 7,5×F 2 , ici. Cela est supérieur à la surface occupée pour un circuit 1S1R dans une réalisation classique purement planaire, pour laquelle cette surface peut être de 4×F 2 (comprenant la zone périphérique mentionnée ci-dessus, qui entoure le point mémoire). En revanche, l’agencement présenté ici offre l’avantage de pouvoir ajuster, indépendamment, les surfaces de chaque mémoire et de chaque sélecteur (et d’avoir des surfaces effectives, pour les zones actives, qui soient inférieures à F 2 ).
Vue en coupe, la deuxième couche active 21, comprend par exemple une portion verticale et deux portions planaires, à chacune de ses extrémités. Vue en coupe, elle forme ainsi un « S » pouvant être logé sous le premier contact 40, au droit de celui-ci, sans en dépasser d’un point de vue latéral. Par au droit, on entend à l’aplomb.
Les deux portions planaires de la couche active 21 sont optionnelles. La couche active 21 pourrait être entièrement orientée verticalement et disposée sous le premier contact 40.
De la même manière, la troisième couche active 31, au moins en partie orientée verticalement, permet à la première couche active 11 et/ou la deuxième électrode supérieur 122 de s’étendre jusque sous le deuxième contact 50 sans pour autant augmenter l’encombrement d’ensemble de l’ensemble 1 (dans la direction X).
La densité de stockage offerte par une matrice de points mémoire dépend en partie de l’espacement imposé entre des lignes d’adressage deux à deux et/ou des colonnes d’adressage deux à deux. Plus cet espacement est faible et plus la densité de stockage de la matrice finale est élevée. Cet espacement, qui correspond à la première distance D1 entre les premier et deuxième contacts électriques 40, 50, destinés à être connectés aux lignes/colonnes d’adressage, ou qui forment directement ces lignes/colonnes d’adressage, est limité en pratique par la finesse F de gravure.
Le premier empilement planaire 10 est également relié électriquement au via inférieur 70 mentionné plus haut (ou à un autre élément conducteur équivalent). La couche diélectrique 61 sur laquelle repose le premier empilement planaire 10 est traversée par ce via inférieur 70. Le via inférieure 70 peut ainsi être relié électriquement à la surface inférieure 113 de la première couche active 11 par l’intermédiaire de l’électrode inférieure 13. Le via inférieure 70 et l’électrode inférieure 13 peuvent d’ailleurs être réalisés dans le même matériau et dans le prolongement l’un de l’autre, de sorte qu’ils soient en fait confondus. Ainsi, la première couche active 11 est reliée électriquement en série entre la première électrode supérieure 121 et le via conducteur 70 d’une part et la deuxième électrode supérieure 122 et le via conducteur 70 d’autre part. L’électrode inférieure 13 peut comprendre une ou plusieurs sous-couches, jouant par exemple un rôle de couche réservoir pour des lacunes en oxygène (une telle couche étant par exemple réalisée en titane), ou un rôle de couche d’isolation s’opposant au passage d’oxygène (couche en nitrure de titane, par exemple), ou jouer encore un autre rôle dans le fonctionnement du premier empilement 10 en tant qu’empilement mémoire.
montre schématiquement, une antenne à réflecteur selon un mode de réalisation exemplaire de l’invention ;
montre schématiquement, une antenne à réflecteur déployable selon un mode de réalisation exemplaire de l’invention.
Description détaillée de l'invention Différents aspects de différents modes de réalisations de réflecteur pour antenne selon l’invention sont décrits plus en détail ci-dessous, en faisant référence aux dessins joints.
De préférence, plus l’état de charge du dispositif de stockage 2 est éloigné de son point de charge optimum, moins la centrale 2 revient vite au point de fonctionnement dicté par le signal 8 et plus le surplus d’énergie produite permet de recharger les batteries du dispositif de stockage.
Le point de charge optimum peut être fixé pour le dispositif de stockage par un paramètre « état de charge cible » 29 qui est fourni au bloc 28. Le paramètre 29 est de préférence fixé aux alentours de 50 % et permet de faire fonctionner le système de stockage dans une zone optimale pour ses batteries, tant sur le plan des performances (acceptation de puissances positives et négatives importantes), que sur le plan de la réduction des dégradations et optimisation de sa durée de vie (la durée de vie calendaire de batteries maintenues à 50 % de leur charge maximale est optimale).
De préférence, le déphasage entre le signal de substitution 23 et le signal 8 provenant du réseau électrique est piloté par l’écart de niveau de charge des batteries. Cela permet une gestion optimum des moments de recharge du système de stockage. De plus, cette stratégie de rechargement se fait sans perturber le réseau électrique (la puissance produite vaut toujours celle attendue par le gestionnaire de réseau et elle n’est jamais consommée depuis celui-ci) et sans augmenter significativement la puissance produite par la centrale 1.
Le bloc 28 produit ainsi un signal 33 de gestion de charge, relatif à la gestion du système de stockage 2 qui sera combiné avec la composante basse fréquence 34 pour produire le signal de substitution 23.
Le fonctionnement du contrôleur d’hybridation 14 est explicité ci-après en référence à l’algorithme de la .
Après une étape d’initialisation, une première étape E1 consiste à acquérir les différents signaux d’entrée à disposition du contrôleur d’hybridation 14. Dans cet exemple, il s’agit du signal 8 représentatif de la puissance à fournir au réseau électrique (dans cet exemple, la fréquence du réseau électrique), la puissance fournie par la centrale 1, la puissance fournie par le système de stockage 2, l’état de charge du système de stockage 2 (le signal 9).
L’étape suivante E2 détermine si la fonction de réglage de fréquence (réglage primaire, dans cet exemple) impliquant le système de stockage 2 est bien actif. Si c’est le cas, le procédé passe à l’étape suivante E3 et dans le cas contraire, le procédé passe à l’étape alternative E4.
En effet, l’utilisation du système de stockage 2 pour la fonction de réglage de fréquence peut être désactivée, par exemple en cas de maintenance du système de stockage 2. Ainsi, à l’étape E4, le système de stockage 2 étant désactivé, le contrôleur d’hybridation 14 va fournir par sa sortie 17, à l’entrée d’acquisition 16 du contrôleur de centrale 15, un signal qui est l’exacte reproduction du signal que le contrôleur d’hybridation 14 a reçu sur son entrée 19. Le contrôleur d’hybridation devient transparent et le contrôleur de centrale 15 reçoit sur son entrée 16 un signal qui correspond précisément au signal 8 (ici : la fréquence du réseau électrique 3). Dans ce mode de désactivation du système de stockage 2, le contrôleur d’hybridation 14 produit donc un signal de substitution 23 qui reproduit le signal 8.
Le groupe de production électrique fonctionne dans ce cas comme une centrale de production électrique sans hybridation participant au réglage primaire de fréquence, recevant directement sur son contrôleur de centrale 15 la fréquence du réseau électrique et n’agissant que sur les éléments de la centrale de production elle-même, et pas sur le système de stockage.
Suite à l’étape E4, l’étape E5 est une étape dans laquelle les consignes de commande sont produites. Dans le cas de l’étape E5, qui succède à l’étape E4 (système de stockage 2 désactivé), seul le signal de substitution 23 à destination du contrôleur de centrale 15 est généré et correspond à la recopie directe du signal 8. La consigne 10 de puissance pour le système de stockage 2 est mise à zéro vis-à-vis du réglage primaire de fréquence. Cette consigne peut cependant ne pas être nulle lorsque le niveau de charge du système de stockage 2 devient très faible (perte d’énergie intrinsèque au système de stockage 2). En effet, un gestionnaire de rechargement peut être implémenté dans cette étape afin de maintenir le système de stockage 2 à son niveau de charge optimum, indépendamment du réglage primaire de fréquence.
De préférence, l’étape E5 détermine la valeur de l’écart entre la fréquence nominale du réseau électrique et la fréquence mesurée à cet instant (acquise sur l’entrée 19 du contrôleur d’hybridation 14). C’est cette valeur d’écart qui est ensuite passée au filtre passe bas (bloc 26 sur la ) pour produire la composante basse fréquence 34 de cette différence de fréquences. Cette composante basse fréquence 34 (de la puissance dédiée au réglage en fréquence) sera ensuite combinée avec le signal 33 de gestion de charge issu du bloc 28 (gestion de la charge batterie), pour produire le signal de substitution 23. Dans le présent exemple, où c’est la valeur de la différence ∆F entre la fréquence et la fréquence du réseau qui est passée au filtre passe bas (bloc 26), la combinaison produisant le signal de substitution 23 comporte de plus la valeur de la fréquence nominale du réseau.
Alternativement, lorsque la fonction de réglage de fréquence est activée, le procédé détermine, à l’étape E3, au sein du contrôleur d’hybridation 14, les différentes commandes à produire pour piloter la centrale 1 et le système de stockage 2.
Ces commandes seront mises en œuvre à l’étape E5, qui, dans ce cas, verra produire par le contrôleur d’hybridation 14, la consigne 10 de puissance pour le système de stockage 2, et le signal de substitution 23 à destination du contrôleur de centrale 15 de sorte à commander indirectement la puissance à produire par la centrale 1.
Le procédé reboucle ensuite sur l’étape E1.
Dans le cadre de la mise en œuvre de l’invention pour un réglage primaire de fréquence, le bouclage entre les étapes E1 et E5 peut être réalisé environ toutes les secondes, ce qui est compatible avec l’exigence d’une production de puissance en moins de trente secondes en réponse à un déséquilibre de la fréquence du réseau.
Dans le présent exemple illustratif, la centrale électrique 1 est une centrale hydroélectrique d’une puissance nominale aux alentours de 40 MW. Le système de stockage 2, constitué de batteries lithium-ion, a une capacité de stockage de 400 kW.h et une puissance de 650 kW.
Avantageusement, le ou les tensioactifs anioniques sont choisis parmi les tensioactifs anioniques carboxylates, les tensioactifs anioniques sulfonates et leurs mélanges.
L'invention concerne le domaine des dispositifs à batteries commutées. Elle concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé qui permet de réaliser un équilibrage d'un dispositif à batteries commutées, en particulier lorsque la sortie de celui-ci est court-circuitée.