FR2943185A1 - Antenne de type pave,a polarisation reconfigurable. - Google Patents

Antenne de type pave,a polarisation reconfigurable. Download PDF

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Abstract

L'invention vise une antenne de type pavé à polarisation reconfigurable comprenant : une couche inférieure (CI) dite de substrat dans laquelle est réalisée une ligne imprimée (LI) apte à faire circuler un courant de polarisation ; et une couche supérieure ayant une face inférieure qui forme un plan de masse (PM) dans lequel sont réalisées une première et une deuxième fentes (FT1, FT2) orthogonales entre elles, un pavé micro-ruban (PMS) étant positionné sur la face supérieure de ladite couche supérieure (CS). La ligne imprimée (LI) est formée d'un seul tenant et est disposée de façon à passer sous chacune des fentes (FT1, FT2) réalisées dans le plan de masse (PM), lesdites fentes (FT1, FT2) étant aptes à coupler le pavé micro-ruban (PMS) à la ligne imprimée (LI) de façon à le polariser selon une première ou une deuxième direction, orthogonales entre elles, respectivement associées à la première et la deuxième fentes.

Description

Antenne de type pavé, à polarisation reconfigurable.
L'invention porte sur les antennes de type pavé, plus particulièrement sur la polarisation de ces antennes. La dénomination pavé (ou encore pastille ou patch en langue anglaise) est couramment utilisée par l'homme du métier pour les antennes comprenant un pavé micro-ruban imprimé en surface, ces antennes étant de faible épaisseur. Le motif imprimé est le plus souvent de forme rectangulaire ou elliptique. La polarisation du champ rayonné des antennes de type pavé est définie par les courants circulant à la surface du pavé micro-ruban 10 ( microstrip en langue anglaise). Plus précisément, pour une polarisation linéaire du champ rayonné, l'excitation des courants est couramment obtenue à partir d'une fente rectangulaire ouverte dans le plan de masse associé au pavé micro-ruban. Cette fente couple le pavé micro-ruban à une ligne imprimée formée 15 au-dessous, par exemple dans une couche de substrat. II est possible de polariser le pavé par le champ rayonné de l'antenne pavé selon deux directions orthogonales entre elles : une polarisation linéaire dite verticale, et une polarisation linéaire croisée dite horizontale. 20 Pour cela, dans le cas où l'excitation des courants est obtenue à partir de fentes rectangulaires, deux fentes croisées, sécantes ou non sont réalisées dans le plan de masse, chaque fente étant alimenté par sa propre ligne imprimée. Des circuits de commutation relativement volumineux et disposés 25 le long des lignes d'alimentation, sont utilisés pour sélectionner l'une au l'autre des fentes, et par conséquent, l'une ou l'autre des polarisations. Ces derniers sont relativement encombrants et nécessitent donc un espace importart pouvant être incompatible avec certaines utilisations.
Ceci est le cas par exemple des antennes réseaux où l'espace disponible en arrière d'un élément rayonnant est limité par la maille du réseau. Un but de l'invention est notamment de résoudre les problèmes énoncés ci-dessus.
A cet effet, il est proposé une antenne de type pavé à polarisation reconfigurable comprenant : - une couche inférieure dite de substrat dans laquelle est réalisée une ligne imprimée apte à faire circuler un courant de polarisation, et - une couche supérieure ayant une face inférieure qui forme un plan de masse dans lequel sont réalisées une première et une deuxième fentes orthogonales entre elles, un pavé micro-ruban étant positionné sur la face supérieure de ladite couche supérieure, Selon une caractéristique générale de l'invention, la ligne imprimée est formée d'un seul tenant et est disposée de façon à passer sous chacune des fentes réalisées dans le plan de masse, lesdites fentes étant aptes à coupler le pavé micro-ruban à la ligne imprimée de façon à le polariser selon une première ou une deuxième direction, orthogonales entre elles, respectivement associées à la première et la deuxième fentes. La réalisation d'une seule ligne imprimée permet d'obtenir une antenne beaucoup plus compacte. Le couplage via une fente ou l'autre permet de polariser simplement le pavé micro-ruban selon une direction ou une autre. Selon un mode de réalisation, au moins un élément de commutation est disposé sur chacune desdites fentes, de façon à activer ou désactiver le couplage du pavé micro-ruban à la ligne imprimée via la fente considérée. Ces derniers peuvent alors être formés à l'aide de simples composants, relativement compacts en comparaison des circuits de commutations utilisés dans les solutions de l'art antérieur.
Selon un mode de réalisation, deux éléments de commutation peuvent être disposés sur chaque fente.
Par exemple, chaque élément de commutation peut être formé par un composant comprenant deux états : conducteur et isolant. Selon un mode de réalisation, la ligne imprimée peut être disposée de façon à former un angle de 45° avec chacune des fentes.
Selon un autre mode de réalisation, la ligne imprimée peut comprendre un coude et être disposée de façon à former un angle de 90° avec chacune des fentes. De préférence, les fentes sont rectangulaires. Selon un mode de réalisation, les fentes peuvent être sécantes.
Selon un autre mode de réalisation, les fentes peuvent ne pas être sécantes. On se réfère à la figure 1. La référence ANT désigne une antenne de type pavé vue du dessus. Dans cet exemple, l'antenne ANT possède deux couches empilées l'une sur l'autre. La couche inférieure Cl forme un substrat. Au sein de ce dernier est réalisée une ligne imprimée LI, au travers laquelle circule un courant de polarisation. La face inférieure de la couche supérieure forme un plan de masse PM.
Deux fentes rectangulaires FT1 et FT2 disposées en forme de croix sont réalisées au sein du plan de masse PM. Les fentes sont sécantes entre elles. Elles forment un angle de 90°. Chaque fente FT1 et FT2 est munie de deux éléments de commutation (ou commutateurs) COM. En variante, il est possible de coupler les deux fentes FT1 et FT2 par l'intermédiaire d'un seul élément de commutation disposé au croisement des deux fentes. Selon une autre variante, il est possible de disposer plus de deux éléments de commutation par fente. Les éléments de commutation COM peuvent être réalisés à l'aide 30 de composants possédant deux états : conducteur et isolant.
Par exernple il est possible d'utiliser des diodes PIN, des commutateurs miniatures électroniques ( MEMS selon une dénomination couramment utilisée par l'homme du métier), ou encore des commutateurs optoélectroniques.
Enfin, un circuit de type micro-ruban (ou microstrip en langue anglaise) PMS est imprimé sur la face supérieure de la couche supérieure CS. La figure 2 illustre schématiquement une coupe de l'antenne ANT. Les références identiques à celles de la figure 1 désignent les mêmes 10 éléments. Cette figure 2 permet de voir plus précisément la couche supérieure CS et la couche inférieure Cl. La couche supérieure CS est réalisée dans un matériau diélectrique par exemple à partir d'un substrat verre-Téflon de type Duroid. 15 Le pavé PMS et le plan de masse sont quant à eux obtenus par métallisation cuivre sur du substrat. La couche inférieure Cl est formée par un matériau isolant, par exemple à partir d'un substrat verre-Téflon de type Duroid. Les lignes d'alimentation des éléments de commutation (non 20 représentées à des fins de simplification) peuvent être réalisées sur le plan de masse et amenées vers l'arrière de l'empilement des couches CS et Cl, par des trous métallisés, par exemple (également non représentés à des fins de simplification). Le principe de fonctionnement de l'antenne est le suivant. Quand 25 les éléments de commutation COM associés à l'une des deux fentes sont activés, la fente considérée est court-circuitée pour la fréquence de fonctionnement de l'antenne ANT. Le couplage vers la ligne imprimée LI est donc interrompu et la polarisation du champ rayonné par l'antenne ANT correspond à celle imposée par le champ résultant de l'excitation de la 30 seconde fente.
La figure 3 représente un autre mode de réalisation de l'antenne ANT. Celui-ci plus complexe à réaliser nécessite toutefois des calculs de mise en place plus simple que le mode de réalisation représenté sur la figure 1.
Sur la figure 3, la ligne imprimée à une forme coudée de façon à former un angle droit avec chacune des fentes. Ce positionnement est relativement simple à mettre en place. En variante, selon un autre principe de fonctionnement, les deux fentes peuvent être activées simultanément si les deux fréquences d'accord ~o des fentes sont identiques. Dans ce cas, le champ de polarisation peut être incliné à 45°, ou être elliptique ou encore circulaire, en fonction de la phase apportée entre les fentes par la ligne imprimée LI.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1. Antenne de type pavé à polarisation reconfigurable comprenant : - une couche inférieure (Cl) dite de substrat dans laquelle est réalisée une ligne imprimée (LI) apte à faire circuler un courant de polarisation, et - une couche supérieure (CS) ayant une face inférieure qui forme un plan de masse (PM) dans lequel sont réalisées une première et une deuxième fentes (FT1, FT2) orthogonales entre elles, un pavé micro-ruban (PMS) étant positionné sur la face supérieure de ladite couche supérieure (CS), caractérisée par le fait que la ligne imprimée (LI) est formée d'un seul tenant et est disposée de façon à passer sous chacune des fentes (FT1, FT2) réalisées dans le plan de masse (PM), lesdites fentes (FT1, FT2) étant aptes à coupler le pavé micro-ruban (PMS) à la ligne imprimée (LI) de façon à le polariser selon une première ou une deuxième direction, orthogonales entre elles, respectivement associées à la première et la deuxième fentes.
  2. 2. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle au moins un élément de commutation (COM) est disposé sur chacune desdites fentes (FT1, FT2), de façon à activer ou désactiver le couplage du pavé micro-ruban (PMS) à la ligne imprimée (LI) via la fente considérée.
  3. 3. Antenne selon la revendication précédente, dans laquelle deux éléments de commutation (COM) sont disposés sur chaque fente (FT1, FT2).
  4. 4. Antenne selon l'une des revendications 2 à 3, dans laquelle chaque élément de commutation (COM) est formé par un composant comprenant deux états : conducteur et isolant. . Antenne selon l'une des revendications précédentes, la ligne imprimée (LI) est disposée de façon à former un angle de 45° avec chacune des fentes (FT1, FT2). 6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la 5 ligne imprimée (LI) comprend un coude et est disposée de façon à former un angle de 90° avec chacune des fentes (FT1, FT2). 7. Antenne selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les fentes (FT1, FT2) sont rectangulaires. 8. Antenne selon l'une des revendications précédentes, dans i o laquelle les fentes (FT1, FT2) sont sécantes. 9. Antenne selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle les fentes (FT1, FT2) ne sont pas sécantes.
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