EP2733788A1 - Antenne omnidirectionnelle monobande - Google Patents
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- EP2733788A1 EP2733788A1 EP12447022.0A EP12447022A EP2733788A1 EP 2733788 A1 EP2733788 A1 EP 2733788A1 EP 12447022 A EP12447022 A EP 12447022A EP 2733788 A1 EP2733788 A1 EP 2733788A1
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- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
- H01Q9/265—Open ring dipoles; Circular dipoles
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- H—ELECTRICITY
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/2291—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used in bluetooth or WI-FI devices of Wireless Local Area Networks [WLAN]
Definitions
- the present invention relates, in general, to an omnidirectional single-band antenna for transmitting and receiving audio, video and data signals.
- the invention relates to a single-channel omnidirectional antenna for transmitting and receiving audio, video and data signals, of the kind comprising at least two interconnected sets of identical antenna elements, the antenna elements of the same together being interconnected, each antenna element comprising a radiating element, in vertical rectilinear polarization, formed of two quadrilaterals united by a common vertex and provided with a radio power supply center and a reflector associated with this radiating element and the feeding centers within the same set of antenna elements lying on a common circle.
- Wifi Wireless Fidelity
- WiFi uses a narrow frequency band of the order of 2.4 GHz shared with other roommates and allows to connect laptops, office machines, communicating objects or others on a radius of several tens of meters indoors or over several hundred meters in an open environment.
- MIMO multiple-input-multiple-output
- This MIMO technology achieves this by offering high spectral efficiency (more bits per second per hertz bandwidth) as well as reliability or space diversity (anti-fading of the signal). Because of these properties, MIMO technology is an important part of modern wireless communication standards such as IEEE 802.11n
- EP 2,226,896 an omnidirectional multiband antenna for transmitting and / or receiving audio and / or video signals, the latter comprising identical sets of antenna elements, each antenna element comprising a biquad-like radiating element in rectilinear polarization vertical, the antenna elements of each set being interconnected with each other so that each feeding center is on a common circle and the feed centers of two adjacent radiating elements being separated by a wavelength ⁇ of job.
- This antenna comprises at least two sets of interconnected antenna elements, each of these sets comprising a radiating element whose feed center is aligned on the same line with the feed center of a radiating element included in each other sets of interconnected antenna elements thus forming groups of radiating elements, two adjacent power centers of a group of radiating elements being distant from each other by a distance substantially equal to 2 ⁇ / 3.
- This omnidirectional antenna already performing in vertical opening, however offers a fairly modest gain of 4dBi.
- the present invention aims to provide an omnidirectional antenna, preferably used in the maritime field, this antenna, while being simple in its implementation and a non-prohibitive cost, to overcome the disadvantage of the state of the art .
- the antenna according to the invention is characterized in that the feed centers of two adjacent radiating elements, of the same set, are separated by a distance equal to 0, 9375 wavelength ⁇ working so that this antenna resonates on the bandwidth of the Wifi.
- the antenna according to the invention comprises two sets of interconnected antenna elements as described above.
- each set comprises an identical number of interconnected antenna elements usually from 2 to 8, in particular from 2 to 4 and, preferably, 4 interconnected antenna elements.
- the feeding centers within the same set of interconnected antenna elements are located in a common circle and each feeding center is equidistant from the two adjacent feeding centers. Accordingly, when the assembly in question comprises four interconnected antenna elements, therefore four radiating elements, the feed centers of these radiating elements are arranged on a common circle at the intersection of two orthogonal diameters.
- each set of interconnected antenna elements comprises a a radiating element whose feed center is aligned on the same line with the feed center of a radiating element included in each of the other sets of interconnected antenna elements thus forming groups of radiating elements.
- each of these groups are coplanar and separated so that each side of the quadrilaterals of a radiating element is parallel to the corresponding side of the other radiating element (s) of the group, the respective supply centers being aligned along a straight line. cutting no quadrilateral.
- the power centers of the same group of radiating elements are distant from each other sufficiently and appropriately to avoid a maximum of interference.
- two adjacent feed centers of a group of radiating elements are spaced from each other by a distance substantially equal to 2 ⁇ / 3.
- each set comprises antenna elements which each comprise a radiating element or radiator consisting of a double continuous loop taking the geometric form of two squares, with a common vertex, situated in the same plane and whose perimeter is substantially equal to two wavelengths (2 ⁇ ).
- Such a radiating element may be designated later in the description as in the claims by the name "biquad”.
- This radiating element is usually made from a wire, advantageously copper, disposed at a small distance from the reflector to which it is attached.
- this wire is replaced by a printed circuit on a dielectric or insulating support panel, the printing being carried out according to known methods.
- This support panel is usually made of a laminated panel formed of a fiberglass reinforced epoxy composite. Such a panel is generally thin, preferably less than 2 mm. Usually, a single support panel is used to print the radiating elements of a group.
- the different radiating elements of the same assembly are connected via their respective power centers to a coupler via a coaxial power supply cable.
- the interconnection of the radiating elements belonging to a set may comprise from 2 to 8, in particular from 2 to 4 and preferably 4 radiating elements as described above.
- the radiating elements of the same group are associated with a single reflector forming a support panel for this group of radiating elements.
- This reflector is formed of a metal plate generally made of copper or aluminum. Steel, especially stainless steel or polychlorinated biphenyl (“PCB”) can be used as well. In this case, and in known manner, it may be advantageous to solder an electrically conductive metal, for example copper, to the orifice of the coaxial channel orifice provided in this reflector, so as to ensure a good physical and electrical connection.
- PCB polychlorinated biphenyl
- the antenna according to the invention comprises two sets of antenna elements each comprising four interconnected radiating elements each associated with a reflector.
- the sets of antenna elements thus formed are interconnected via the individual coupler connecting together the radiating elements of the same set each individual coupler being connected to a common coupler itself connected to a router.
- This interconnection, as well as the interconnection of the radiating elements of a set of antenna elements and the tracing pattern of the different biquads, can be performed after studying the desired characteristics of radiation. This study can be carried out by experimentation in anechoic chamber and in real situation, for example at sea, so as to determine the best compromise between the gain and the spatial opening of the antenna according to the invention.
- the antenna according to the invention described above finds its use preferentially but not exclusively in the maritime field. She allows to generate a sufficient opening when used for example under normal wave conditions (3 m of wave recesses). Thus, the gain goes up to 5dBi on average for a vertical opening of 35 ° as recorded during tests carried out for a transmission of 1.2 M bits over a distance of 2.9 km. During this test, the transmission was carried out using a WiFi router 54 Mbits in 802.11B mode integrated in this antenna.
- the sets of antenna elements are arranged to work in the MIMO configuration, these sets of antenna elements being interconnected via the an individual coupler interconnecting the radiating elements of the same assembly, each individual coupler being connected to a Wifi router technology N so that said antenna rectifies the space differences between two antennas of the same type by choosing the best wave path.
- this antenna comprises two sets of antenna elements each comprising for example four antenna elements. These two sets of antenna elements can be connected, for example to a type N300 Wifi router with two inputs / outputs.
- this MIMO antenna is able to rectify, by choosing the best wave path, the effects of space diversity between two antennas of the same type.
- the use of the N mode or differential mode provides an improvement over the vertical rectilinear propagation of the antenna: the two sets of antenna elements can operate on the same vertical plane, in interconnection or in the following separate mode, that in sea, the swing of the swell is strong or not.
- the separation of the two sets of antenna elements in question gives an optimal position for a MIMO configuration: each set reacts according to the diversity of space between two antennas of the same type and selects the most appropriate aperture.
- the antenna thus produced may offer the router a vertical aperture varying between 43 ° and 35 ° depending on the amplitude of the swell and whether the two sets of antenna elements in question are used interconnect or in isolation .
- the antenna according to the invention comprises, fixed along the outer edges of each reflector supporting a group of radiating elements, an angle of length equal to a wavelength ⁇ and side substantially equal to 1 cm which allows a uniformization of the radiation in the horizontal plane. These angles, thus added, serve to standardize the diagram on the horizontal plane at -2dB.
- the antenna according to the invention comprises a first set of antenna elements or "lower set” formed of four biquad-type radiating elements 1 fixed on an insulating support 2 and whose feed centers 3 are located substantially in a same plane and a second set of antenna elements or "upper assembly” formed of four radiating elements also biquad type fixed on an insulating support 2a and whose feed centers 3a are also located in the same plan.
- the four feeding centers 3 are located on a common circle C and at the points of intersection, with this circle, of two orthogonal diameters as well as the four centers 3a are also arranged on a common circle and also located at the points of intersection, with this circle, of two orthogonal diameters.
- the rope underlying the arc between two adjacent feed centers 3 of the lower set or between two adjacent feed centers 3a of the upper set is equal to 0.9375 wavelength ⁇ .
- the biquads of each set are tangent to the common circle passing through their feeding centers.
- the radiating elements 1 of the lower assembly and the radiating elements 1a of the upper assembly form, when taken together, four groups of radiating elements 1; 1a, each group being arranged on a single insulating support resulting in fact from the melting of an insulating support 2 with an insulating support 2a.
- the feed centers of two adjacent radiating elements of the same group are isolated from each other by a distance equivalent to 2 ⁇ / 3.
- These biquads radiating elements 1 and 1a are in the form of circuits, corresponding to copper tracks, printed on the single insulating support 2; 2a FR4 type epoxy glass.
- each insulating support 2; 2a is itself fixed, at a precise distance and by means of insulators 4, nylon or teflon, a reflector 5 consists of an aluminum plate AG4MC type.
- the four metal plates 5 attached to a base plate 6 of aluminum or fiberglass thus form the basic structure of the antenna according to the invention which is covered with a cap 7 for reinforcing this structure.
- FIGS. 2 and 3 also show that the radiating elements of each set are interconnected by means of four-way couplers indicated respectively 8 and 8a, these two couplers themselves being interconnected via the two-way coupler 9. It is further observed that the output of this two-way coupler is also connected to a spark arrester 10 calibrated to 2.46 Mhz itself connected to the ground and each edge of the reflectors 5 is provided with an angle 14. L 'antenna thus described also incorporates a WiFi router 54 Mbits in 802.11B mode (not shown).
- the antenna according to the invention is manufactured by first welding an SMA / KYB3 type connector at the feed center of each biquad element after having previously pierced the insulating supports 2; 2a.
- prefabricated coaxial cables ending in a copper strand welded laterally to the ground, which must slightly protrude at its end, are used.
- the four insulating supports 2 are assembled; 2a carriers of the radiating elements 1 in the form of printed circuits and on the respective faces of the four metal plates by means of insulators 4, threaded screws and nylon nuts.
- two of the four reflectors 5 are fixed on the base plate 6, in this case two opposite reflectors.
- the four-way couplers which are connected to the connectors of the different radiating elements associated with the two plates 5 in question are inserted, namely the coupler 8 to the radiating elements 1, the coupler 8a to the radiating elements 1a and the coupler 9 is connected to two channels to two four-way couplers.
- the output 11 of the two-way coupler is then connected to a coaxial antenna output cable terminated by a female SMA element which is fixed to the base plate 6 via the surge arrester 10 riveted thereto.
- the two radiating elements associated with the two remaining metal plates are then connected to the two four-way couplers by riveting them to the base plate as well as to the first two metal plates.
- the assembly is completed by fixing a consolidation cover 12 to the four reflectors 5, covering this assembly with a cap 7 which is is secured to the base plate 6 and placing a seal 13.
- This antenna is produced as described in Example 1, however, replacing the two-way coupler 9 by a WiFi router type N300 provided with two inputs / outputs connected directly to the four-way couplers 8; 8a (not shown), for example, a WiFi 802.11 dual amplified router b / g / n.
- the antenna according to the invention has proved to be usable in the 2.4 GHz band for Wi-Fi applications, particularly in the maritime domain. On the other hand, it offers a vertical beam opening much higher than current market standards. This antenna thus makes it possible to overcome the movements generated by the swell and to guarantee the maintenance of the signal under extreme conditions. In addition, the antenna in question offers the possibility of reliably transmitting data or video, in point-to-point or point-to-multipoint mode, and is a solution of choice for establishing long-term Wi-Fi links. distance between vessels, offshore platforms, port infrastructures, marinas or other. Under optimal conditions, for example by calm sea, the range of this antenna is at least 13 km or 19 km while in extreme weather conditions, such as heavy snow, this range is around 2 to 3 km. On the other hand, its easy realization and especially its very low cost allow, on the antenna according to the invention, to validly compete with a fiber optic data transmission technology of the ADSL type.
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
L'invention concerne une antenne omnidirectionnelle monobande pour la transmission et la réception de signaux audio, vidéo et data comprenant au moins deux ensembles interconnectés d'éléments d'antenne identiques, les éléments d'antenne d'un même ensemble étant interconnectés, chaque élément d'antenne comprenant un élément rayonnant, en polarisation rectiligne verticale, formé de deux quadrilatères réunis par un sommet commun et muni d'un centre d'alimentation radio électrique ainsi qu'un réflecteur associé à cet élément rayonnant et les centres d'alimentation au sein d'un même ensemble d'éléments d'antenne se trouvant sur un cercle commun (C). L'antenne est caractérisée en ce que les centres d'alimentation de deux éléments rayonnants adjacents d'un même ensemble sont séparés d'une distance égale à 0,9375 À en sorte que cette antenne résonne sur la bande passante de la Wifi.
Description
- La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à une antenne omnidirectionnelle monobande pour la transmission et la réception de signaux audio, vidéo et data.
- Plus précisément, l'invention concerne une antenne omnidirectionnelle monobande pour la transmission et la réception de signaux audio, vidéo et data, du genre comprenant au moins deux ensembles interconnectés d'éléments d'antenne identiques, les éléments d'antenne d'un même ensemble étant interconnectés, chaque élément d'antenne comprenant un élément rayonnant, en polarisation rectiligne verticale, formé de deux quadrilatères réunis par un sommet commun et muni d'un centre d'alimentation radio électrique ainsi qu'un réflecteur associé à cet élément rayonnant et les centres d'alimentation au sein d'un même ensemble d'éléments d'antenne se trouvant sur un cercle commun.
- La Wifi (Wireless Fidelity) est une technologie de transmission de données sans fil destinée à fonctionner en réseau interne. Concrètement la Wifi utilise une bande de fréquence étroite de l'ordre de 2,4 GHz partagée avec d'autres colocataires et permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des objets communicants ou autres sur un rayon de plusieurs dizaines de mètres en intérieur ou sur plusieurs centaines de mètres dans un environnement ouvert.
- Parallèlement, la technologie MIMO (« multiple-input and multiple-output ») a attiré l'attention des opérateurs de communications sans fil car celle-ci offre une augmentation significative dans le débit des données et de liaison bande passante supplémentaire ou sans puissance d'émission. Cette technologie MIMO y parvient en offrant une efficacité spectrale élevée (davantage de bits par seconde par hertz de la bande passante) ainsi que de la fiabilité ou de la diversité d'espace (anti-évanouissement du signal). En raison de ces propriétés, la technologie MIMO représente une partie importante des normes modernes de communication sans fil telles que IEEE 802.11n
- On a décrit, dans la demande de brevet européen n°
EP 2 226 896 , une antenne omnidirectionnelle multibande pour la transmission et/ou la réception de signaux audio et/ou vidéo, celle-ci comprenant des ensembles d'éléments d'antenne identiques, chaque élément d'antenne comprenant un élément rayonnant de type biquad en polarisation rectiligne verticale, les éléments d'antenne de chaque ensemble étant interconnectés entre eux de manière que chaque centre d'alimentation se trouve sur un cercle commun et les centres d'alimentation de deux éléments rayonnants adjacents étant séparés d'une longueur d'onde λ de travail. Cette antenne comprend au moins deux ensembles d'éléments d'antenne interconnectés, chacun de ces ensembles comprenant un élément rayonnant dont le centre d'alimentation se trouve aligné sur une même droite avec le centre d'alimentation d'un élément rayonnant compris dans chacun des autres ensembles d'éléments d'antenne interconnectés formant ainsi des groupes d'éléments rayonnants, deux centres d'alimentation adjacents d'un groupe d'éléments rayonnants étant éloignés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale à 2λ/3. - Cette antenne omnidirectionnelle, déjà performante en ouverture verticale, n'offre cependant qu'un gain assez modeste de 4dBi.
- La présente invention a pour but de proposer une antenne omnidirectionnelle, utilisable préférentiellement dans le domaine maritime, cette antenne, tout en étant simple dans sa réalisation et d'un coût non prohibitif, permettant de pallier l'inconvénient de l'état de la technique.
- Pour atteindre ce but, l'antenne selon l'invention, du genre indiqué précédemment, est caractérisée en ce que les centres d'alimentation de deux éléments rayonnants adjacents, d'un même ensemble, sont séparés d'une distance égale à 0,9375 longueur d'onde λ de travail en sorte que cette antenne résonne sur la bande passante de la Wifi.
- Selon un mode de réalisation particulier l'antenne selon l'invention comprend deux ensembles d'éléments d'antenne interconnectés tels que décrits précédemment.
- En outre, selon un mode de réalisation supplémentaire, chaque ensemble comprend un nombre identique d'éléments d'antenne interconnectés habituellement de 2 à 8, en particulier de 2 à 4 et, de préférence, 4 éléments d'antenne interconnectés.
- Tel que mentionné précédemment, les centres d'alimentation au sein d'un même ensemble d'éléments d'antenne interconnectés, se trouvent inscrits sur un cercle commun et chaque centre d'alimentation est équidistant des deux centres d'alimentation qui lui sont adjacents. En conséquence, lorsque l'ensemble en question comprend quatre éléments d'antenne interconnectés, par conséquent quatre éléments rayonnants, les centres d'alimentation de ces éléments rayonnants sont disposés sur un cercle commun à l'intersection de deux diamètres orthogonaux.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque ensemble d'éléments d'antenne interconnectés comprend un élément rayonnant dont le centre d'alimentation se trouve aligné sur une même droite avec le centre d'alimentation d'un élément rayonnant compris dans chacun des autres ensembles d'éléments d'antenne interconnectés formant ainsi des groupes d'éléments rayonnants.
- Les éléments rayonnants de chacun de ces groupes sont coplanaires et séparés en sorte que chaque côté des quadrilatères d'un élément rayonnant est parallèle au côté correspondant du ou des autres éléments rayonnants du groupe, les centres d'alimentation respectifs étant alignés selon une droite ne coupant aucun quadrilatère.
- En outre, en vue d'enregistrer les meilleures performances de l'antenne, les centres d'alimentation d'un même groupe d'éléments rayonnants sont éloignés les uns des autres de manière suffisante et appropriée pour éviter un maximum d'interférences. A cette fin, et selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, deux centres d'alimentation adjacents d'un groupe d'éléments rayonnants sont éloignés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale à 2λ/3.
- Avantageusement, chaque ensemble comprend des éléments d'antenne qui comprennent eux-mêmes chacun un élément rayonnant ou radiateur constitué d'une double boucle continue prenant la forme géométrique de deux carrés, avec un sommet commun, situés dans un même plan et dont le périmètre est sensiblement égal à deux longueurs d'onde (2 λ).
- Un tel élément rayonnant pourra être désigné par la suite aussi bien dans la description que dans les revendications par la dénomination « biquad ».
- Cet élément rayonnant est réalisé habituellement à partir d'un fil métallique, avantageusement le cuivre, disposé à faible distance du réflecteur auquel il est fixé. Toutefois, selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, ce fil métallique est remplacé par un circuit imprimé sur un panneau support diélectrique ou isolant, l'impression étant réalisée selon des méthodes connues. Ce panneau support est habituellement constitué d'un panneau stratifié formé d'un composite époxy renforcé de fibres de verre. Un tel panneau est en général de faible épaisseur, de préférence inférieure à 2 mm. Habituellement, un panneau support unique est utilisé pour l'impression des éléments rayonnants d'un groupe.
- Les différents éléments rayonnants d'un même ensemble sont reliés via leurs centres d'alimentation respectifs à un coupleur par l'intermédiaire d'un câble coaxial d'alimentation en énergie.
- Généralement, l'interconnexion des éléments rayonnants appartenant à un ensemble peut comprendre de 2 à 8, en particulier de 2 à 4 et de préférence 4 éléments rayonnants tels que décrits ci-dessus.
- La distance comprise entre le centre d'alimentation d'un élément rayonnant d'un groupe et son réflecteur étant la même pour chacun des biquads constitutifs de ce groupe, les différents réflecteurs des différents biquads en question sont fusionnés par leurs bords en un réflecteur continu formant ainsi un réflecteur unique.
- Celui-ci prend habituellement la forme d'un seul panneau configuré en support direct de ces biquads ou en support du panneau diélectrique sur lequel les biquads sont imprimés.
- Ainsi, selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments rayonnants d'un même groupe sont associés à un réflecteur unique formant panneau support pour ce groupe d'éléments rayonnants.
- Ce réflecteur est formé d'une plaque métallique généralement en cuivre ou en aluminium. L'acier, en particulier l'acier inoxydable ou encore le polychlorobiphényle (« PCB ») peuvent être utilisés également. Dans ce cas, et de manière connue, il peut être avantageux de braser un métal conducteur électrique, par exemple du cuivre, à l'orifice du canal coaxial, orifice ménagé dans ce réflecteur, de manière à assurer une bonne connexion physique et électrique.
- Selon un mode de réalisation particulier et préféré constituant une autre de ses caractéristiques, l'antenne selon l'invention comprend deux ensembles d'éléments d'antenne comprenant chacun quatre éléments rayonnants interconnectés associés chacun à un réflecteur.
- D'autre part, selon un mode de réalisation supplémentaire de l'antenne selon l'invention, les ensembles d'éléments d'antenne ainsi constitués sont interconnectés par l'intermédiaire du coupleur individuel reliant entre eux les éléments rayonnants d'un même ensemble, chaque coupleur individuel étant connecté à un coupleur commun lui-même relié à un routeur. Cette interconnexion, de même d'ailleurs que l'interconnexion des éléments rayonnants d'un ensemble d'éléments d'antenne et que le modèle de tracé des différents biquads, pourra être effectuée après étude des caractéristiques souhaitées de rayonnement. Cette étude peut être réalisée, par expérimentation en chambre anéchoïque et en situation réelle, par exemple en mer, de manière à déterminer le meilleur compromis entre le gain et l'ouverture spatiale de l'antenne selon l'invention
- L'antenne selon l'invention décrite précédemment trouve son utilisation préférentiellement mais non exclusivement dans le domaine maritime. Elle permet de générer une ouverture suffisante lorsqu'elle est utilisée par exemple dans des conditions de houle normale (3 m de creux de vague). Ainsi, le gain passe à 5dBi en moyenne pour une ouverture verticale de 35° tel qu'enregistré lors d'essais effectués pour une transmission de 1,2 M bits sur une distance de 2,9 km. Lors de cet essai, la transmission a été réalisée au moyen d'un routeur Wifi 54 Mbits en mode 802.11B intégré dans cette antenne.
- En outre, selon un autre mode de réalisation de l'antenne selon l'invention, les ensembles d'éléments d'antenne sont agencés pour travailler dans la configuration MIMO, ces ensembles d'éléments d'antenne étant interconnectés par l'intermédiaire du coupleur individuel reliant entre eux les éléments rayonnants d'un même ensemble, chaque coupleur individuel étant connecté à un routeur Wifi technologie N en sorte que ladite antenne rectifie les diversités d'espace entre deux antennes de même type en choisissant le meilleur parcours des ondes.
- Préférentiellement, cette antenne comprend deux ensembles d'éléments d'antenne comprenant chacun par exemple quatre éléments d'antenne. Ces deux ensembles d'éléments d'antenne pourront être connectés, par exemple à un routeur Wifi type N300 muni de deux entrées/sorties. Ainsi configurée, cette antenne MIMO est capable de rectifier, en choisissant le meilleur parcours des ondes, les effets de diversité d'espace entre deux antennes de même type.
- L'usage du mode N ou mode différentiel apporte une amélioration sur la propagation rectiligne verticale de l'antenne : les deux ensembles d'éléments d'antenne pourront fonctionner sur un même plan vertical, en interconnexion ou en mode séparé suivant, qu'en mer, le swing de la houle est fort ou non. La séparation des deux ensembles d'éléments d'antenne en question confère une position optimale pour une configuration MIMO : chaque ensemble réagit selon les diversités d'espace entre deux antennes de même type et sélectionne l'ouverture la plus appropriée.
- En configuration N, l'antenne ainsi produite peut offrir au routeur une ouverture verticale variable entre 43° et 35° selon l'amplitude de la houle et selon que les deux ensembles d'éléments d'antenne en question sont utilisés en interconnexion ou isolément.
- Lors d'une utilisation en mer de deux antennes de ce type éloignées l'une de l'autre, on enregistre plutôt une ouverture de 35°. Si les deux antennes en question sont rapprochées, le routeur choisira l'ouverture plus grande soit 43°.
- Selon un mode de réalisation particulier et préféré, l'antenne selon l'invention comprend, fixée le long des arêtes extérieures de chaque réflecteur supportant un groupe d'éléments rayonnants, une cornière de longueur égale à une longueur d'onde λ et de côté sensiblement égal à 1 cm laquelle permet une uniformisation du rayonnement dans le plan horizontal. Ces cornières, ainsi ajoutées, servent à uniformiser à -2dB le diagramme sur le plan horizontal.
- L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels :
- la
figure 1 est une vue schématique frontale d'une antenne selon l'invention, - la
figure 2 est une vue en coupe frontale de l'antenne à lafigure 1 , - la
figure 3 est une vue en plan de l'antenne à lafigure 1 munie de cornières, - la
figure 4 est un diagramme de gain, en dBi, de l'antenne selon l'invention, - la
figure 5 est un diagramme de gain, en dBi, de l'antenne selon l'invention. - Tel que représentée aux
figures 1 à 3 , l'antenne selon l'invention comprend un premier ensemble d'éléments d'antenne ou "ensemble inférieur" formé de quatre éléments rayonnants 1 de type biquad fixés sur un support isolant 2 et dont les centres d'alimentation 3 sont situés sensiblement dans un même plan ainsi qu'un second ensemble d'éléments d'antenne ou "ensemble supérieur" formé de quatre éléments rayonnants la également de type biquad fixés sur un support isolant 2a et dont les centres d'alimentation 3a sont également situés dans un même plan. - D'autre part, les quatre centres d'alimentation 3 se trouvent sur un cercle commun C et aux points d'intersection, avec ce cercle, de deux diamètres orthogonaux de même que les quatre centres 3a sont également disposés sur un cercle commun et également situés aux points d'intersection, avec ce cercle, de deux diamètres orthogonaux. Dans les deux cas, la corde qui sous-tend l'arc situé entre deux centres d'alimentation 3 adjacents de l'ensemble inférieur ou entre deux centres d'alimentation 3a adjacents de l'ensemble supérieur est égale à 0,9375 longueur d'onde λ. Par ailleurs, on observe que les biquads de chaque ensemble sont tangents au cercle commun passant par leurs centres d'alimentation.
- Les éléments rayonnants 1 de l'ensemble inférieur et les éléments rayonnants 1a de l'ensemble supérieur forment, lorsqu'ils sont pris ensemble, quatre groupes d'éléments rayonnants 1 ; 1a, chaque groupe étant disposé sur un support isolant unique provenant en fait de la fusion d'un support isolant 2 avec un support isolant 2a. D'autre part, les centres d'alimentation de deux éléments rayonnants adjacents d'un même groupe sont isolés les uns des autres d'une distance équivalant à 2λ/3.
- Ces éléments rayonnants biquads 1 et 1a se présentent sous la forme de circuits, correspondant à des pistes en cuivre, imprimés sur le support isolant unique 2 ; 2a en verre époxy de type FR4.
- D'autre part, chaque support isolant 2 ; 2a est lui-même fixé, à une distance précise et au moyen d'isolateurs 4, en nylon ou téflon, à un réflecteur 5 constitué d'une plaque en aluminium de type AG4MC. Les quatre plaques 5 métalliques fixées à une plaque de base 6 en aluminium ou en fibre de verre forment ainsi la structure de base de l'antenne selon l'invention laquelle est recouverte d'une coiffe 7 destinée à renforcer cette structure.
- Les
figures 2 et 3 montrent également que les éléments rayonnants de chaque ensemble sont reliés entre eux au moyen de coupleurs à quatre voies indiqués respectivement 8 et 8a, ces deux coupleurs étant eux-mêmes interconnectés par l'intermédiaire du coupleur 9 à deux voies. On observe en outre que la sortie de ce coupleur à deux voies est également reliée à un éclateur parafoudre 10 calibré à 2,46 Mhz lui-même connecté à la masse et que chaque arête des réflecteurs 5 est pourvue d'une cornière 14. L'antenne ainsi décrite intègre également un routeur Wifi 54 Mbits en mode 802.11B (non représenté). - Selon un mode de réalisation, l'antenne selon l'invention est fabriquée en soudant d'abord un connecteur de type SMA/KYB3 au niveau de centre d'alimentation de chaque élément biquad après avoir préalablement percé les supports isolants 2; 2a. A cet effet, on utilise des câbles coaxiaux préfabriqués se terminant par un brin de cuivre soudé latéralement sur la masse lequel doit légèrement dépasser à son extrémité.
- Après cette opération, on assemble les quatre supports isolants 2; 2a porteurs des éléments rayonnants 1 sous forme de circuits imprimés et ce, sur les faces respectives des quatre plaques 5 métalliques par l'intermédiaire d'isolateurs 4, de vis taraudées et d'écrous en nylon.
- Par la suite, on fixe deux des quatre réflecteurs 5 sur la plaque de base 6, en l'occurrence deux réflecteurs opposés. On insère les coupleurs à quatre voies que l'on raccorde aux connecteurs des différents éléments rayonnants associés aux deux plaques 5 en question, à savoir le coupleur 8 aux éléments rayonnants 1, le coupleur 8a aux éléments rayonnants 1a et on raccorde le coupleur 9 à deux voies aux deux coupleurs à quatre voies. On relie ensuite la sortie 11 du coupleur à deux voies à un câble coaxial de sortie d'antenne terminé par un élément SMA femelle que l'on fixe à la plaque de base 6 par l'intermédiaire du parafoudre 10 riveté à celle-ci. On connecte ensuite, aux deux coupleurs à quatre voies, les éléments rayonnants associés aux deux plaques 5 métalliques restantes, en les rivetant à la plaque de base ainsi qu'aux deux premières plaques métalliques. On termine l'assemblage en fixant un capot 12 de consolidation aux quatre réflecteurs 5, en recouvrant cet assemblage d'une coiffe 7 que l'on solidarise à la plaque de base 6 et en posant un joint 13 d'étanchéité.
- Cette antenne est réalisée tel que décrit à l'Exemple 1 toutefois en remplaçant le coupleur 9 à deux voies par un routeur Wifi type N300 muni de deux entrées/sorties connectés directement aux coupleurs à quatre voies 8 ; 8a (non représenté), par exemple, un routeur double amplifié Wifi 802.11 b/g/n.
- L'antenne selon l'invention s'est révélée utilisable dans la bande des 2,4 GHz pour des applications de type Wifi notamment dans le domaine maritime. D'autre part, elle offre une ouverture verticale de faisceau très supérieure aux standards du marché actuel. Cette antenne permet ainsi de s'affranchir des mouvements générés par la houle et de garantir le maintien du signal dans des conditions extrêmes. Par ailleurs, l'antenne en question offre la possibilité de transmettre de façon fiable des données ou de la vidéo, en mode point-à-point ou point-à-multipoints, et constitue une solution de choix pour établir des liaisons Wifi de longue distance entre navires, plate-formes offshore, infrastructures portuaires, marinas ou autres. Dans des conditions optimales, par exemple par mer calme, la portée de cette antenne est d'au moins 13 km voire 19 km tandis que dans des conditions d'intempéries extrêmes, telles que fortes chutes de neige, cette portée avoisine les 2 à 3 km. D'autre part, sa réalisation facile et surtout son coût très réduit permettent, à l'antenne selon l'invention, de concurrencer valablement une technologie de transmissions de données par fibres optiques du genre ADSL.
Claims (15)
- Antenne omnidirectionnelle monobande pour la transmission et la réception de signaux audio, vidéo et data, du genre comprenant au moins deux ensembles interconnectés d'éléments d'antenne identiques, les éléments d'antenne d'un même ensemble étant interconnectés, chaque élément d'antenne comprenant un élément rayonnant, en polarisation rectiligne verticale, formé de deux quadrilatères réunis par un sommet commun et muni d'un centre d'alimentation radio électrique ainsi qu'un réflecteur associé à cet élément rayonnant et les centres d'alimentation au sein d'un même ensemble d'éléments d'antenne se trouvant sur un cercle commun (C), caractérisée en ce que les centres d'alimentation de deux éléments rayonnants adjacents, d'un même ensemble, sont séparés d'une distance égale à 0,9375 longueur d'onde λ de travail en sorte que cette antenne résonne sur la bande passante de la Wifi.
- Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend deux ensembles d'éléments d'antenne interconnectés.
- Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque ensemble comprend un nombre identique d'éléments d'antenne interconnectés.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque ensemble comprend quatre éléments d'antenne interconnectés.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque ensemble d'éléments d'antenne interconnectés comprend un élément rayonnant dont le centre d'alimentation se trouve aligné sur une même droite avec le centre d'alimentation d'un élément rayonnant compris dans chacun des autres ensembles d'éléments d'antenne interconnectés formant ainsi des groupes d'éléments rayonnants.
- Antenne selon les revendications 1 et 5, caractérisée en ce que les éléments rayonnants d'un groupe sont coplanaires et séparés en sorte que chaque côté des quadrilatères d'un élément rayonnant est parallèle au côté correspondant du ou des autres éléments rayonnants du groupe, les centres d'alimentation respectifs étant alignés selon une droite ne coupant aucun quadrilatère.
- Antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que deux centres d'alimentation adjacents d'un groupe d'éléments rayonnants sont éloignés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale à 2λ/3.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque élément rayonnant est constitué d'un biquad configuré en une double boucle continue prenant la forme géométrique de deux carrés, avec un sommet commun, situés dans un même plan et dont le périmètre est sensiblement égal à deux longueurs d'onde (2λ).
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'élément rayonnant se présente sous la forme d'un circuit imprimé sur un panneau support (2) isolant.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend deux ensembles d'éléments d'antenne comprenant chacun quatre éléments rayonnants interconnectés associés chacun à un réflecteur.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les ensembles d'éléments d'antenne sont interconnectés par l'intermédiaire du coupleur individuel (8, 8a) reliant entre eux les éléments rayonnants d'un même ensemble, chaque coupleur individuel étant connecté à un coupleur commun (9) lui-même relié à un routeur.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les ensembles d'éléments d'antenne sont agencés pour travailler dans la configuration MIMO, ces ensembles d'éléments d'antenne étant interconnectés par l'intermédiaire du coupleur individuel (8, 8a) reliant entre eux les éléments rayonnants d'un même ensemble, chaque coupleur individuel étant connecté à un routeur Wifi technologie N en sorte que ladite antenne rectifie les diversités d'espace entre deux antennes de même type en choisissant le meilleur parcours des ondes.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend, fixée le long des arêtes extérieures de chaque réflecteur (5) supportant un groupe d'éléments rayonnants, une cornière (14) de longueur égale à une longueur d'onde λ et de côté sensiblement égal à 1 cm laquelle permet une uniformisation du rayonnement dans le plan horizontal.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle résonne dans la bande des 2,4 GHz (Wifi).
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle présente un gain de 5dBi en moyenne pour une ouverture verticale de 35°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP12447022.0A EP2733788A1 (fr) | 2012-11-20 | 2012-11-20 | Antenne omnidirectionnelle monobande |
Applications Claiming Priority (1)
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EP12447022.0A EP2733788A1 (fr) | 2012-11-20 | 2012-11-20 | Antenne omnidirectionnelle monobande |
Publications (1)
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EP2733788A1 true EP2733788A1 (fr) | 2014-05-21 |
Family
ID=47297076
Family Applications (1)
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EP12447022.0A Withdrawn EP2733788A1 (fr) | 2012-11-20 | 2012-11-20 | Antenne omnidirectionnelle monobande |
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EP (1) | EP2733788A1 (fr) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4479127A (en) * | 1982-08-30 | 1984-10-23 | Gte Products Corporation | Bi-loop antenna system |
EP1523062A1 (fr) * | 2003-10-07 | 2005-04-13 | Philippe Herman | Antenne omnidirectionnelle pour la transmission et/ou la réception de signaux audio et/ou vidéo |
EP2226896A1 (fr) | 2009-03-04 | 2010-09-08 | Philippe Herman | Antenne omnidirectionnelle multibande |
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2012
- 2012-11-20 EP EP12447022.0A patent/EP2733788A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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