FR2751138A1 - Microstrip array antenna - Google Patents
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Abstract
Description
Antenne microruban à polarisations multiples,
notamment antenne élémentaire pour réseau de type dalle
La présente invention concerne une antenne microruban à polarisations multiples, notamment une antenne élémentaire pour un réseau de type dalle .Multiple polarization microstrip antenna,
in particular elementary antenna for slab type network
The present invention relates to a microstrip antenna with multiple polarizations, in particular an elementary antenna for a slab type network.
Les réseaux de type dalle sont des réseaux plans de très faible épaisseur formés d'une pluralité d'antennes élémentaires non saillantes s'étendant à la surface de la dalle. Arrays of the slab type are very thin planar arrays formed of a plurality of non-protruding elementary antennas extending over the surface of the slab.
La technologie microruban ou microstrip se prête particulièrement bien à la réalisation de tels réseaux, qui sont alors essentiellement constitués d'un substrat métallisé sur ses deux faces portant des motifs conducteurs (microrubans) de géométrie appropriée formés dans les métallisations des faces. Pour plus de détaila sur les antennes à microrubans, ou pourra se référer notamment à l'ouvrage de I. J. Bahl et P. Bhartia intitulé Microstrip antennas, publié en 1980 chez Artech House. The microstrip or microstrip technology lends itself particularly well to the production of such networks, which then essentially consist of a metallized substrate on its two faces carrying conductive patterns (microstrips) of appropriate geometry formed in the metallizations of the faces. For more details on microstrip antennas, or may refer in particular to the work by I. J. Bahl and P. Bhartia entitled Microstrip antennas, published in 1980 by Artech House.
Dans un certain nombre de circonstances, il peut être intéressant de prévoir une polarisation circulaire, notamment dans les applications radar, où l'on sait que la polarisation circulaire permet d'éliminer les échos produits par les obstacles à réflexion isotrope, tout particulièrement les échos de pluie (provoqués par les gouttelettes d'eau en suspension dans les nuages). En effet, l'onde émise selon une polarisation circulaire donnée, par exemple une polarisation circulaire droite, va être déphasée de 1800 par réflexion sur l'obstacle et va donc être renvoyée avec une polarisation inverse, circulaire à gauche dans cet exemple. ll sera aisé, au niveau du récepteur, de supprimer cette réflexion au moyen d'un éliminateur d'inter-polarisation. In a certain number of circumstances, it may be advantageous to provide for circular polarization, in particular in radar applications, where it is known that circular polarization makes it possible to eliminate the echoes produced by obstacles with isotropic reflection, in particular the echoes rain (caused by water droplets suspended in the clouds). Indeed, the wave emitted according to a given circular polarization, for example a right circular polarization, will be phase shifted by 1800 by reflection on the obstacle and will therefore be returned with a reverse polarization, circular to the left in this example. It will be easy, at the receiver, to suppress this reflection by means of an inter-polarization eliminator.
On connaît diverses techniques de polarisation circulaire d'antennes élémentaires réalisées en technologie microruban, mais qui présentent toutes l'inconvénient de n'autoriser qu'une bande passante très étroite autour de la fréquence centrale sur laquelle ils sont accordés. Various techniques are known for circular polarization of elementary antennas produced in microstrip technology, but which all have the disadvantage of only allowing a very narrow passband around the central frequency to which they are tuned.
En particulier, des tentatives ont déjà été faites pour exciter deux fentes orthogonales disposées symétriquement en forme de croix au moyen d'une alimentation par un coupleur du type té Wilkinson , c'est-à-dire que les deux fentes sont alimentées par deux voies dont les longueurs respectives diffèrent d'un quart d'onde, comme cela est décrit notamment dans l'ouvrage de
J. R. James, P. S. Hall et C. Wood intitulé Microstrip Antenna
Theory and Design, publié en 1981 chez Peter Pelegrinus Ltd, aux pages 262 et 263.In particular, attempts have already been made to excite two orthogonal slots arranged symmetrically in the shape of a cross by means of a supply by a Wilkinson tee type coupler, that is to say that the two slots are supplied by two ways. whose respective lengths differ by a quarter wave, as described in particular in the book by
JR James, PS Hall and C. Wood entitled Microstrip Antenna
Theory and Design, published in 1981 by Peter Pelegrinus Ltd, on pages 262 and 263.
Cependant, du fait que le déphasage résulte de la différence de chemin dans les deux voies d'alimentation (différence d'un quart d'onde), un tel mode d'excitation est par nature dissymétrique et, surtout, sélectif en fréquence, puisque la condition de déphasage de 900 n'est plus respectée dès que l'on s'écarte de la fréquence centrale pour laquelle on a calculé les longueurs des voies d'alimentation. However, due to the fact that the phase shift results from the path difference in the two supply channels (difference of a quarter wave), such an excitation mode is by nature asymmetrical and, above all, frequency selective, since the phase shift condition of 900 is no longer respected as soon as one departs from the central frequency for which the lengths of the supply channels have been calculated.
Un premier but de l'invention est de remédier à ces limitations, en proposant une structure d'antenne microruban à polarisation circulaire pouvant être utilisée dans une large bande de fréquences, typiquement une bande dont la largeur est de l'ordre de 20 % de la fréquence centrale de fonctionnement. A first object of the invention is to remedy these limitations, by proposing a microstrip antenna structure with circular polarization which can be used in a wide frequency band, typically a band whose width is of the order of 20% of the central operating frequency.
Un second but de la présente invention est de proposer une structure d'antenne qui, toujours avec cette caractéristique large bande, autorise, outre la polarisation circulaire (à droite ou à gauche), une polarisation rectiligne (linéaire) surajoutée à la polarisation circulaire, typiquement une polarisation linéaire verticale et/ou horizontale. A second object of the present invention is to provide an antenna structure which, still with this broadband characteristic, allows, in addition to the circular polarization (to the right or to the left), a rectilinear (linear) polarization added to the circular polarization, typically a vertical and / or horizontal linear polarization.
Comme on le verra, l'antenne de la présente invention permet notamment, à partir d'un unique élément rayonnant et par simple commutation sélective de voies d'entrée du signal, d'obtenir à volonté:
- une polarisation circulaire droite,
- une polarisation circulaire gauche,
- une polarisation rectiligne horizontale, et
- une polarisation rectiligne verticale. As will be seen, the antenna of the present invention makes it possible in particular, from a single radiating element and by simple selective switching of signal input channels, to obtain at will:
- a right circular polarization,
- a left circular polarization,
- horizontal rectilinear polarization, and
- a vertical rectilinear polarization.
Cette caractéristique d'antenne à polarisations mutiples est particulièrement intéressante pour les antennes assurant simultanément deux fonctions, par exemple la fonction classique de surveillance - obtenue par une polarisation circulaire - et une fonction IFF (Identification Friend or Foe : identification ami ou ennemi) - obtenue par une polarisation rectiligne. This characteristic of multiple polarization antenna is particularly advantageous for antennas simultaneously providing two functions, for example the conventional surveillance function - obtained by circular polarization - and an IFF (Identification Friend or Foe) function - obtained by rectilinear polarization.
On verra en outre que, en cas de polarisation circulaire, la structure de l'invention procure une symétrie d'alimentation parfaite, ce qui n'était pas le cas de l'antenne à fentes en croix de l'art antérieur mentionnée plus haut. It will also be seen that, in the case of circular polarization, the structure of the invention provides perfect feed symmetry, which was not the case with the antenna with cross slits of the prior art mentioned above. .
L'antenne de la présente invention est une antenne microruban du même type que celle décrite dans l'ouvrage précité de
James, Hall et Wood, à savoir une antenne comportant:
- sur une face d'un substrat, un élément rayonnant constitué de deux fentes orthogonales disposées en croix, et
- sur la face opposée, des premiers moyens d'excitation comprenant deux voies déphasées d'un quart d'onde couplées à chacune des deux fentes respectives de l'élément rayonnant, de manière à faire rayonner celui-ci selon une polarisation circulaire.The antenna of the present invention is a microstrip antenna of the same type as that described in the above-mentioned work of
James, Hall and Wood, namely an antenna comprising:
- on one face of a substrate, a radiating element consisting of two orthogonal slots arranged in a cross, and
- On the opposite face, first excitation means comprising two channels shifted by a quarter wave coupled to each of the two respective slots of the radiating element, so as to radiate the latter according to a circular polarization.
Selon l'invention, les premiers moyens d'excitation comprennent un coupleur hybride 900, symétrique et à large bande, dont les deux branches de sortie sont couplées aux deux fentes respectives de l'élément rayonnant et dont l'une au moins des branches d'entrée reçoit un signal à rayonner. According to the invention, the first excitation means comprise a hybrid coupler 900, symmetrical and broadband, the two output branches of which are coupled to the two respective slots of the radiating element and of which at least one of the branches d input receives a signal to be radiated.
On peut notamment appliquer sélectivement le signal à rayonner sur rune ou l'autre des branches d'entrée du coupleur hybride 900 en fonction du sens, droit ou gauche, choisi pour la polarisation circulaire. In particular, it is possible to selectively apply the signal to be radiated to one or other of the input branches of the hybrid coupler 900 as a function of the direction, right or left, chosen for circular polarization.
Très avantageusement, l'antenne de l'invention comprend également des seconds (ainsi que, de préférence, également des troisièmes) moyens d'excitation comportant, sur la face opposée à celle portant l'élément rayonnant, une ligne directement couplée à l'une des fentes (respectivement, à l'autre des fentes) de l'élément rayonnant cruciforme, de manière à faire rayonner celui-ci selon une première (respectivement, une seconde) polarisation recti ligne, orientée perpendiculairement à la direction de la fente ainsi excitée. Very advantageously, the antenna of the invention also includes second (as well as, preferably, also third) excitation means comprising, on the face opposite to that carrying the radiating element, a line directly coupled to the one of the slots (respectively, to the other of the slots) of the cruciform radiating element, so as to radiate it according to a first (respectively, a second) recti line polarization, oriented perpendicular to the direction of the slot thus excited.
De préférence, pour une fente donnée de l'élément rayonnant, le point de couplage de ces seconds ou troisièmes moyens d'excitation est situé sur le côté opposé de celui du point de couplage des premiers moyens d'excitation. Preferably, for a given slot of the radiating element, the coupling point of these second or third excitation means is located on the opposite side from that of the coupling point of the first excitation means.
Pour donner une forme plus compacte à l'ensemble, l'axe médian du coupleur hybride symétrique 900 peut former un angle par rapport aux axes des fentes de l'élément rayonnant cruciforme. To give a more compact shape to the assembly, the median axis of the symmetrical hybrid coupler 900 can form an angle relative to the axes of the slots of the cruciform radiating element.
On peut par ailleurs prévoir en outre un directeur en forme d'élément passif disposé, dans la direction du rayonnement, devant l'élément rayonnant et à distance de celui-ci. It is furthermore possible to provide a director in the form of a passive element arranged, in the direction of the radiation, in front of and at a distance from the radiating element.
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On va maintenant donner des exemples détaillés de réalisation de la présente invention, en référence aux figures annexées.0
We will now give detailed examples of embodiment of the present invention, with reference to the appended figures.
La figure 1 est une vue d'un premier mode de réalisation de l'antenne de l'invention, procurant une polarisation circulaire à droite ouà gauche. Figure 1 is a view of a first embodiment of the antenna of the invention, providing circular polarization to the right or left.
La figure 2 est une représentation isolée du coupleur hybride utilisé dans la structure de la figure 1. FIG. 2 is an isolated representation of the hybrid coupler used in the structure of FIG. 1.
La figure 3 est homologue de la figure 2, pour une version de dimensions réduites du même coupleur hybride (les figures 2 et 3 étant à la même échelle). FIG. 3 is equivalent to FIG. 2, for a version of reduced dimensions of the same hybrid coupler (FIGS. 2 and 3 being on the same scale).
La figure 4 illustre partiellement un réseau constitué à partir d'antennes élémentaires telles que celles de la figure 1. FIG. 4 partially illustrates a network made up of elementary antennas such as those of FIG. 1.
La figure 5 est homologue de la figure 1, pour un second mode de réalisation de la présente invention procurant, outre les polarisations circulaires droite et gauche, une polarisation rectiligne horizontale et une polarisation rectiligne verticale. FIG. 5 is equivalent to FIG. 1, for a second embodiment of the present invention providing, in addition to the right and left circular polarizations, a horizontal rectilinear polarization and a vertical rectilinear polarization.
Sur la figure 1 on a représenté, vue de dessus (c'est-àdire vu depuis un point en direction duquel rayonne l'antenne), l'antenne selon la présente invention, qui est constituée essentiellement d'un élément rayonnant cruciforme 10 formée de deux fentes orthogonales de même longueur 11 et 12 se croisant en leur centre. In Figure 1 there is shown, top view (that is to say seen from a point towards which the antenna radiates), the antenna according to the present invention, which consists essentially of a cruciform radiating element 10 formed two orthogonal slots of the same length 11 and 12 intersecting in their center.
Cet élément rayonnant cruciforme est réalisée par élimination locale du cuivre de la métallisation de surface d'un substrat. This cruciform radiating element is produced by local elimination of copper from the surface metallization of a substrate.
Le substrat et les métallisations peuvent être de tout type classique utilisé en technologie microruban, par exemple des métallisations de cuivre de 35 pin d'épaisseur sur les deux face d'une plaque de verre
PTFE ou de verre-époxy d'épaisseur 1,6 mm et de constante diélectrique E comprise entre 2,6 et 4 pour un coefficient de pertes tg 6 compris entre 104 et 104.The substrate and the metallizations can be of any conventional type used in microstrip technology, for example copper metallizations 35 pin thick on both sides of a glass plate
PTFE or glass-epoxy 1.6 mm thick and dielectric constant E between 2.6 and 4 for a loss coefficient tg 6 between 104 and 104.
Ces deux fentes définissent donc un élément rayonnant cruciforme comportant quatre bras 11a, 11b, 12a et 12b symétriques et tous de même longueur afin d'obtenir la meilleure circularité possible de la polarisation; en effet, toute dissymétrie introduirait une ellipticité préjudiciable à une utilisation correcte des signaux émis ou reçus par l'antenne. These two slots therefore define a cruciform radiating element comprising four symmetrical arms 11a, 11b, 12a and 12b and all of the same length in order to obtain the best possible circularity of the polarization; indeed, any asymmetry would introduce an ellipticity prejudicial to a correct use of the signals transmitted or received by the antenna.
Sur l'autre face du substrat, on forme dans la métallisation, également par gravure, un coupleur permettant, de manière en elle-même connue, d'exciter les deux fentes de l'élément rayonnant cruciforme avec un déphasage relatif de 900 (quadrature). On the other face of the substrate, a coupler is formed in the metallization, also by etching, making it possible, in itself known manner, to excite the two slots of the cruciform radiating element with a relative phase shift of 900 (squaring ).
De façon caractéristique de la présente invention, le coupleur 20 est un coupleur du type coupleur hybride 3 dB , dit encore anneau hybride 3 dB ou échelle 3 dB . Characteristically of the present invention, the coupler 20 is a coupler of the 3 dB hybrid coupler type, also called 3 dB hybrid ring or 3 dB scale.
Ce coupleur hybride, en lui-même connu, a été représenté isolément figure 2. I1 est essentiellement constitué de deux branches d'entrée 21 et 21' symétriques (du point de vue radioélectrique) et deux branches de sortie, également symétriques 22 et 22'. This hybrid coupler, known in itself, has been shown in isolation in FIG. 2. It is essentially constituted by two input branches 21 and 21 'symmetrical (from the radioelectric point of view) and two output branches, also symmetrical 22 and 22 '.
Ces quatre branches aboutissent à quatre segments 23, 24, 25 et 26 ayant chacun une longueur d'environ un quart d'onde (la longueur d'onde étant considérée dans le diélectrique du substrat, et non dans l'air). Ces segments 23 à 26 peuvent être rectilignes, comme illustré figure 2 -- et l'on parle généralement de coupleur en échelle - ou curvilignes -- et l'on parle alors plutôt d' anneau hybride -, ou même prendre des formes plus complexes, comme dans le cas de la figure 3 que l'on décrira en détail plus loin, les paramètres importants étant la longueur et la largeur des lignes de transmission formées par ces segments.These four branches lead to four segments 23, 24, 25 and 26 each having a length of about a quarter wave (the wavelength being considered in the dielectric of the substrate, and not in air). These segments 23 to 26 can be rectilinear, as illustrated in FIG. 2 - and we generally speak of a ladder coupler - or curvilinear - and we then speak rather of a hybrid ring -, or even take more complex forms , as in the case of FIG. 3 which will be described in detail below, the important parameters being the length and the width of the transmission lines formed by these segments.
Les dimensions des branches d'entrée 21 et 21', des branches de sortie 22 et 22' et des lignes 25 et 26 sont telles que ces éléments sont tous adaptés sur l'impédance caractéristique de l'antenne et de ses circuits associés, typiquement 50 Q. En revanche, on donne aux lignes 23 et 24 une largeur supérieure, de manière à créer une désadaptation d'impédance. Cette désadaptation est telle que les signaux appliqués sur l'une ou l'autre branche d'entrée 21 ou 21' vont se trouver divisés et, du fait des retards introduits par les lignes quart d'onde 23 à 26, vont donner sur chacune des branches de sortie 22 et 22' des signaux semblables, de même amplitude mais déphasés de 900. The dimensions of the input branches 21 and 21 ', the output branches 22 and 22' and the lines 25 and 26 are such that these elements are all adapted to the characteristic impedance of the antenna and its associated circuits, typically 50 Q. On the other hand, lines 23 and 24 are given a greater width, so as to create an impedance mismatch. This mismatch is such that the signals applied to one or the other input branch 21 or 21 ′ will be divided and, due to the delays introduced by the quarter wave lines 23 to 26, will give on each output branches 22 and 22 'of similar signals, of the same amplitude but phase shifted by 900.
Le choix d'un tel coupleur hybride 900 présente un certain nombre d'avantages, notamment le fait qu'il permet de maintenir, à la différence des coupleurs tels que le té Wilkinson, un déphasage de 90" quasiment constant sur une très large bande de fréquences, typiquement sur une largeur de bande de 20 %, avec un
ROS peu affecté par les variations de fréquence dans cette bande; autrement dit, ce coupleur hybride reste parfaitement adapté même si la fréquence varie autour de la fréquence centrale pour laquelle il a été calculé.The choice of such a hybrid 900 coupler has a number of advantages, in particular the fact that it makes it possible to maintain, unlike couplers such as the Wilkinson tee, an almost constant phase shift of 90 "over a very wide band. frequencies, typically over a bandwidth of 20%, with a
ROS little affected by frequency variations in this band; in other words, this hybrid coupler remains perfectly suited even if the frequency varies around the central frequency for which it was calculated.
Si l'on revient maintenant à la figure 1, on voit que l'on a combiné un tel coupleur hybride à l'élément rayonnant cruciforme 10 par couplage de chacune de ses branches de sortie 22, 22' à l'une des deux fentes 11, 12. L'emplacement exact du point de couplage 27, 27' sur la fente n'est pas critique, ni l'orientation de la branche de sortie 22 ou 22' par rapport à l'axe D1 ou D2 de la fente. Cependant, pour gagner en compacité, on oriente de préférence le coupleur hybride par rapport à la fente de la manière illustrée figure 1, c'està-dire que l'axe de symétrie A du coupleur forme un angle par rapport aux axes D1 et D2 des fentes, d pouvant notamment, comme illustré, constituer une bissectrice de l'angle formé par D1 et D2. Les branches de sortie 22 et 22' du coupleur attaquent ainsi deux bras adjacents 12b et îîb, respectivement, par des signaux en quadrature. Pour réaliser une adaptation optimale, on prolonge les branches 22, 22' par un tronçon respectif 28, 28' de longueur R/4 (longueur considérée, ici encore, dans le diélectrique) permettant de faire revenir en phase au point de couplage l'énergie de fuite n'ayant pas été transmise directement à la fente rayonnante. Ainsi, Si l'on applique un signal sur la branche d'entrée 21 du coupleur hybride, on réalisera, du fait de l'alimentation symétrique équiamplitude mais en quadrature, une polarisation circulaire tournée vers la droite, tandis que, si l'on applique le signal sur la branche d'entrée 21' du coupleur hybride, on obtiendra une polarisation circulaire inverse, c'est-à-dire tournée vers la gauche. Returning now to FIG. 1, it can be seen that such a hybrid coupler has been combined with the cruciform radiating element 10 by coupling each of its output branches 22, 22 'to one of the two slots. 11, 12. The exact location of the coupling point 27, 27 'on the slot is not critical, nor is the orientation of the output branch 22 or 22' relative to the axis D1 or D2 of the slot . However, to gain compactness, the hybrid coupler is preferably oriented relative to the slot as illustrated in FIG. 1, that is to say that the axis of symmetry A of the coupler forms an angle relative to the axes D1 and D2 slots, d which can in particular, as illustrated, constitute a bisector of the angle formed by D1 and D2. The output branches 22 and 22 ′ of the coupler thus attack two adjacent arms 12b and 1b, respectively, by quadrature signals. To achieve an optimal adaptation, the branches 22, 22 ′ are extended by a respective section 28, 28 ′ of length R / 4 (length considered, here again, in the dielectric) making it possible to bring the coupling point back into phase. leakage energy that has not been transmitted directly to the radiating slit. Thus, If we apply a signal to the input branch 21 of the hybrid coupler, we will achieve, due to the symmetrical power supply equiamplitude but in quadrature, a circular polarization turned to the right, while, if we apply the signal to the input branch 21 'of the hybrid coupler, we will obtain a reverse circular polarization, that is to say turned to the left.
Un tel type d'antenne élémentaire se prête particulièrement bien à la constitution d'un réseau plan, comme on l'a illustré schématiquement figure 4. Sur cette figure, on a illustré trois antennes élémentaires du réseau, qui peut en comprendre plusieurs dizaines ou plusieurs centaines. Chaque élément rayonnant cruciforme 10 est associé à un coupleur hybride 20 qui lui est propre, les différents coupleurs étant alimentés de façon appropriée, de manière en elle-même connue, par des circuits répartiteurs (qui n'ont pas été représentés). Such a type of elementary antenna lends itself particularly well to the constitution of a planar array, as shown diagrammatically in FIG. 4. In this figure, three elementary antennas of the array are illustrated, which can include several tens or several hundred. Each cruciform radiating element 10 is associated with a hybrid coupler 20 which is specific to it, the different couplers being supplied in an appropriate manner, in a manner known per se, by distributor circuits (which have not been shown).
On voit que la configuration de l'ensemble élément rayonnant/coupleur hybride selon la présente invention permet d'avoir une disposition très compacte, notamment si l'on excite les fentes en biais, comme on l'a exposé plus haut, ce qui permettra de rapprocher au maximum les uns des autres les divers éléments rayonnants. Or on sait que, dans une antenne réseau, si l'on veut éviter l'apparition de lobes de réseau préjudiciables à une large couverture angulaire, il est nécessaire de rapprocher le plus possible les divers éléments rayonnants, idéalement avec un espacement non supérieur à une demi-longueur d'onde. It can be seen that the configuration of the radiating element / hybrid coupler assembly according to the present invention makes it possible to have a very compact arrangement, in particular if the slits are excited at an angle, as explained above, which will allow to bring the various radiating elements as close together as possible. Now we know that, in a network antenna, if we want to avoid the appearance of network lobes detrimental to a wide angular coverage, it is necessary to bring the various radiating elements as close as possible, ideally with a spacing of no more than half a wavelength.
Avantageusement, on peut prévoir, de manière en ellemême connue, un patch ou pavé 30 faisant fonction de directeur ou élément rayonnant passif, formé d'une surface métallique de dimensions légèrement supérieure à celle des fentes et disposé devant l'élément rayonnant cruciforme et à distance de celui-ci. Advantageously, one can provide, in known manner, a patch or block 30 acting as director or passive radiating element, formed of a metal surface of dimensions slightly larger than that of the slots and disposed in front of the cruciform radiating element and at distance from it.
Un tel directeur a été suggéré en 30 sur la figure 4 ; les directeurs peuvent être de formes diverses, par exemple celle d'un carré dont les diagonales sont parallèles aux fentes (comme dans l'exemple illustré), d'un carré dont les côtés sont parallèles aux fentes, d'un cercle, etc. Such a director has been suggested at 30 in Figure 4; the directors can be of various shapes, for example that of a square whose diagonals are parallel to the slits (as in the example illustrated), of a square whose sides are parallel to the slits, of a circle, etc.
Ces directeurs procurent, outre leur effet sur le diagramme de rayonnement de l'antenne élémentaire, un élargissement de la largeur de bande de l'élément rayonnant, caractéristique particulièrement intéressante dans le cas présent. These directors provide, in addition to their effect on the radiation pattern of the elementary antenna, a widening of the bandwidth of the radiating element, a characteristic which is particularly advantageous in the present case.
Pour accroître encore la compacité de l'antenne, on peut replier les segments 23 à 26 du coupleur hybride 20, comme on l'a illustré figure 3, en gardant les mêmes longueurs et les mêmes largeurs, pour chacun des segments, que dans le cas de la figure 2. To further increase the compactness of the antenna, it is possible to fold the segments 23 to 26 of the hybrid coupler 20, as illustrated in FIG. 3, keeping the same lengths and the same widths, for each of the segments, as in the case of figure 2.
Cette configuration permet en particulier de diminuer notablement l'entraxex des branches d'entrée et de sortie du coupleur.This configuration allows in particular to significantly reduce the distance between the input and output branches of the coupler.
La figure 5 montre un mode de réalisation perfectionné de la présente invention, permettant de faire rayonner les fentes non seulement suivant des polarisations circulaires droite et gauche, mais également suivant des polarisations rectilignes, verticale ou horizontale. FIG. 5 shows an improved embodiment of the present invention, making it possible to radiate the slots not only according to right and left circular polarizations, but also according to rectilinear polarizations, vertical or horizontal.
Les polarisations circulaires sont obtenues de la même manière que dans le cas de la figure 1, les mêmes références numériques ayant été utilisées pour désigner des éléments identiques. The circular polarizations are obtained in the same way as in the case of FIG. 1, the same reference numerals having been used to designate identical elements.
Pour réaliser les polarisations rectilignes, on tire parti du fait que l'élément rayonnant 10 n'est excité par le coupleur hybride 20 que par deux de ses quatre branches, à savoir les branches îîb et 12b sur l'exemple illustré. Les deux autre branches, îîa et 12a, sont alors utilisées pour réaliser une polarisation rectiligne au moyen de lignes microrubans respectives 40 et 50 alimentant, de préférence également en biais, les bras îîa et 12a des fentes 11 et 12. To carry out the rectilinear polarizations, advantage is taken of the fact that the radiating element 10 is excited by the hybrid coupler 20 only by two of its four branches, namely the branches 1b and 12b in the example illustrated. The two other branches, îîa and 12a, are then used to produce a rectilinear polarization by means of respective microstrip lines 40 and 50 supplying, preferably also at an angle, the arms îî and 12a of the slots 11 and 12.
Ainsi, la ligne 40, alimentée par son extrémité 41, va exciter la fente verticale (avec les conventions du dessin) 11 au point de couplage 47 et produire une polarisation horizontale; de la même façon, la ligne 50, alimentée par son extrémité 51, va exciter la fente horizontale 12 au point de couplage 57 et produire une polarisation verticale. Ces lignes 40 et 50 se terminent, au-delà des points de couplage 47 et 57, par des tronçons quart d'onde 48 et 58 dont le rôle est analogue à celui des tronçons quart d'onde 28 et 28' des voies d'alimentation en polarisation circulaire. Thus, the line 40, supplied by its end 41, will excite the vertical slot (with the conventions of the drawing) 11 at the coupling point 47 and produce a horizontal polarization; in the same way, the line 50, supplied by its end 51, will excite the horizontal slot 12 at the coupling point 57 and produce a vertical polarization. These lines 40 and 50 end, beyond the coupling points 47 and 57, by quarter-wave sections 48 and 58 whose role is similar to that of the quarter-wave sections 28 and 28 'of the tracks. power supply in circular polarization.
On voit ainsi que l'on pourra obtenir, avec un même élément rayonnant:
- un polarisation circulaire droite, si l'on applique le signal par la voie d'entrée 21,
- un polarisation circulaire gauche, si l'on applique le signal par la voie d'entrée 21',
- un polarisation rectiligne horizontale, si l'on applique le signal par la voie d'entrée 41, et
- un polarisation rectiligne verticale, si l'on applique le signal par la voie d'entrée 51.We see that we can obtain, with the same radiating element:
- a right circular polarization, if the signal is applied by the input channel 21,
- a left circular polarization, if the signal is applied by the input channel 21 ',
a horizontal rectilinear polarization, if the signal is applied via the input channel 41, and
- a vertical rectilinear polarization, if the signal is applied by the input channel 51.
La sélection de polarisation souhaitée pourra s'obtenir facilement par commutation des différentes voies, par exemple au moyen de diodes PIN. The desired polarization selection can be easily obtained by switching the different channels, for example by means of PIN diodes.
Claims (7)
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