WO2015177170A1 - Système d'antennes pour réduire le couplage électromagnétique entre antennes - Google Patents
Système d'antennes pour réduire le couplage électromagnétique entre antennes Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015177170A1 WO2015177170A1 PCT/EP2015/061025 EP2015061025W WO2015177170A1 WO 2015177170 A1 WO2015177170 A1 WO 2015177170A1 EP 2015061025 W EP2015061025 W EP 2015061025W WO 2015177170 A1 WO2015177170 A1 WO 2015177170A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- neutralization
- lines
- elements
- activation
- radiating elements
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
- H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
- H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
- H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
Definitions
- the present invention generally relates to the field of antennas and more particularly that of miniature antennas of the type used in all kinds of mobile electronic devices equipped with wireless communication means able to receive and transmit signals in one or more ranges of frequencies in gigahertz.
- these devices must be able to receive and transmit in the different frequency ranges corresponding to the various technologies and standards of wireless transmission that they integrate. It has become commonplace for a cellular telephone, for example: a mobile phone of the so-called GSM type, which stands for “Global System for Mobile Communications”, also integrates a short-range wireless link of the "Bluetooth” type. to connect the phone to another device nearby, for example, to connect to a personal computer or mobile headset.
- GSM Global System for Mobile Communications
- Bluetooth Bluetooth
- Recent high-end mobile phones known as “smart phones” most often include a receiver for a geolocation system for satellites operating, for example with the GPS system, acronym for the English “Global Positioning System”.
- these devices are also equipped to allow their connection to a local area network wireless LAN, acronym for the English “Local Area Network”.
- LAN Local Area Network
- IEEE Wi-Fi network obeying the group of standards known as "802.1 1” published by the North American Institute well known by the acronym “IEEE” which allows access to the Internet. Internet in all buildings and public places providing the appropriate wireless access points.
- an innovative electromagnetic coupling reduction technique which manifests itself between two radiating elements, 1 10 and 120, arranged close to each other on the same support 100, by For example, a PCB printed circuit board of the English "printed circuit board”, has already been described in the patent application FR2968845A1 entitled “Diversity antenna system” published on June 15, 2012. This technique improves the insulation between the accesses of the two radiating elements, 1 10 and 120, this insulation being degraded by the electromagnetic coupling which manifests itself even more between two radiating elements that they are close.
- This technique consists of placing a metal line, called the neutralization line 130, between the two radiating elements, possibly different, 1 10 and 120.
- the radiating elements typically form antennas called PI FA, acronym for the English word “planar inverted-F". antenna “, that is,” plane antenna in inverted F ".
- PI FA acronym for the English word "planar inverted-F”.
- RF radio signals frequency
- This innovation makes it possible to create multi-antenna systems for MIMO applications working in diversity or multistandard applications as described above. It will be noted here that, as in any PIFA antenna, the opposite portion, 1 12 and 122, of each of the power supply ports of the radiating elements, 1 1 1 and 121, is connected by a short circuit to the ground of the PCB.
- variable capacity type consists in using one or more active components of the variable capacity type. It is usually a type of diode called "varicap” whose capacity value is adjustable depending on the DC voltage present at its terminals. The insertion of such a device 140 within a neutralization line allows to change dynamically and at will the frequency band for which the maximum neutralization is obtained.
- the present invention therefore aims to provide a miniature antenna system reducing or eliminating at least some of the disadvantages mentioned above.
- the invention aims to provide an antenna system in which the electromagnetic coupling between antennas is satisfactory for a greater variety of frequencies, thus allowing a wider range of possible applications while maintaining a small footprint.
- the invention relates to a multiple antenna system comprising at least two radiating elements, a first electromagnetic coupling neutralization line between the at least two radiating elements, at least one radio frequency (RF) power supply line. for each radiating element.
- RF radio frequency
- the antennal system further comprises:
- the activation elements are configured to selectively activate or deactivate at least a portion of the neutralization lines, so that, depending on their activation / deactivation, the neutralization lines provide a maximum neutralization of the electromagnetic coupling of the radiating elements for a plurality of distinct frequencies.
- the invention makes it possible to improve the insulation between the accesses of the two radiating elements, this insulation being degraded by the electromagnetic coupling which manifests all the more between two radiating elements that these are close.
- the invention thus offers the possibility of frequency jumps, thus making it possible to switch easily from one application to another, whatever their respective operating frequencies. For example, by a simple activation / deactivation of the neutralization lines, it is possible to switch from an operating mode based on an operating frequency of 700 MHz to an operating mode based on a frequency of operation of several GHz and obtain for each of these operating modes electromagnetic coupling null or strongly attenuated.
- the invention thus makes it possible to activate very dissimilar personalization elements (neutralization or even short-circuit lines) which can make it possible to obtain large variations in the RF behavior of the antennas.
- the invention offers other advantages, among which:
- the neutralization lines ensure maximum neutralization of the electromagnetic coupling of the radiating elements for a given frequency, this given frequency depending on the activation / deactivation of the elements activation.
- the frequency is varied for which the neutralization of the electromagnetic coupling is maximum.
- the insulation between the radiating elements is varied.
- the activation elements are configured to selectively activate or deactivate at least part of the neutralization lines, so that, depending on their activation / deactivation, the neutralization lines allow at least partial isolation between the radiating elements , in order to reduce the electromagnetic coupling between said radiating elements, for a given frequency band.
- the configuration of the insulation between the radiating elements is modified thereby modifying the electromagnetic coupling between said radiating elements.
- the activating elements are activated / deactivated so that the neutralization lines ensure maximum neutralization of the electromagnetic coupling of the radiating elements for said frequency. or said frequencies or said desired operating frequency band.
- At least one neutralization line and preferably all the neutralization lines are devoid of discrete element.
- the at least one neutralization line does not include a discrete element.
- the system according to the present invention makes it possible to reduce or even eliminate the losses associated with the discrete components.
- the fact of proposing an alternative to the use of discrete elements not only makes it possible to reduce losses, but also to increase the efficiency, and therefore the efficiency, by reducing power losses.
- the neutralization lines can be operated independently as well as simultaneously.
- the decoupling is advantageously in the high working frequency band.
- the decoupling is in the low working frequency band.
- a neutralization line is activated when it is turned on. It thus allows an electrical connection between the two radiating elements.
- An override line is disabled when it is rendered non-busy. It does not allow an electrical connection between the two radiating elements.
- the control of the neutralization lines, in addition to that of the antennas, by the activation elements, provides a synergy, made possible by the presence of switchable short-circuit tabs.
- the present invention allows the system to be decoupled in two different operating bands for the radiating elements, i.e. the antennas.
- the personalization elements can be numerous, which makes it possible to potentially obtain many different RF operating modes. Thus, even with only two antennas compact on the same ground plane we can obtain the following modes of operation: diversity, multi-port, multi-standard.
- the invention may further include at least any of the following optional features taken separately or in combination:
- said activation elements are configured so as to allow the simultaneous activation of at least the first neutralization line and the second line of neutralization.
- the first neutralization line and the second neutralization line are actuated simultaneously by said activation elements.
- the system is configured so that at least two neutralization lines are activated simultaneously.
- at least one of the neutralization lines is always activated, that is to say that it is always connected to the two radiating elements.
- the neutralization line preferably, then does not include an activation element connecting it to the radiating elements but a simple permanent connection.
- the neutralization lines are configured so that, depending on their activation / deactivation, they ensure a maximum neutralization of the electromagnetic coupling of the radiating elements for a plurality of distinct and separate frequencies for at least two of them and of preferably at least a factor of 1.2 and preferably at least a factor of 1.5 and preferably at least a factor of 2.
- the system comprises at least one short-circuit line to a ground plane of the antenna system per radiating element.
- the system comprises at least one additional short-circuit line per radiating element.
- the antenna system comprises binary activation elements of at least a part of the short-circuit lines.
- the binary activation elements are configured to independently enable or disable the neutralization and short-circuit lines to the ground plane.
- each of the neutralization lines has a geometry, in particular a length, a width, a shape and a thickness, shaped to ensure neutralization of the electromagnetic coupling of the radiating elements for at least one frequency and preferably for a plurality of frequencies.
- a neutralization line according to the present invention, by its geometry, can behave, for example, as a capacitance, an inductance or an impedance, depending on the frequency.
- at least two neutralization lines connecting the same two radiating elements have lengths and / or different shapes.
- At least one neutralization line of the first and second neutralization lines consists of a tab or a microstrip line.
- a micro-ribbon line is for example an electrical line, serving as a guide to an electromagnetic wave propagation, consisting of a conductive ribbon deposited on a dielectric substrate whose second metallized face acts as a ground plane.
- the neutralization line does not include a discrete element, which makes it possible to reduce the losses.
- all the neutralization lines consist solely of a tongue or a micro-ribbon line.
- the activation elements are binary activation elements.
- the activation elements also referred to as switching elements, are configured to selectively enable or disable each of the disabling lines. They thus make it possible to ensure decoupling for a maximum frequency which depends on the activation of the neutralization lines.
- At least one of the activation elements is a PIN diode.
- all the activation elements are PIN diodes.
- At least the activation elements of at least a part of the neutralization lines are polarized PIN diodes using a continuous signal (DC) superimposed on the RF signals conveyed by the system to selectively make the conductor the PIN diode and allow the radiating element to which it is attached to become active, or to make the PIN diode non-conductive so that the radiating element to which it is attached becomes inactive.
- DC continuous signal
- At least some of the activation elements of at least a portion of the neutralization lines are varicap type diodes.
- the system comprises two radiating elements and comprises two neutralization lines interconnecting said two radiating elements.
- the system comprises at least two radiating elements and comprises at least three neutralization lines interconnecting said two radiating elements.
- the neutralization lines are suspended between the radiating elements.
- the neutralization lines are arranged at a distance from the ground plane.
- the neutralization lines are printed on an electronic card carrying the radiating elements.
- the neutralization lines are integrated or printed in a layer.
- the system then forms a stack of superimposed layers without intermediate empty space between the layers and one layer of which forms the ground plane and another layer of which comprises the neutralization lines and the radiating elements. This simplifies the realization of the system and its industrialization.
- the neutralization lines are formed in part by the ground plane, to which are connected conductive elements connected to the radiating elements and in part by these conductive elements.
- the system comprises at least three radiating elements and a plurality of neutralization lines interconnecting the radiating elements.
- the radiating elements each have a general shape of tongue and have the following dimensions:
- ⁇ being the wavelength of the signal that the radiating element is intended to receive / transmit.
- the length is measured according to the largest dimension of the tongue.
- the width corresponds to the width of the tongue.
- the height corresponds to the distance between the tongue and the ground plane, the tongue extending in a plane parallel to that in which the ground plane extends.
- each neutralization line is associated with supply lines of the radiating elements.
- the neutralization lines are associated with connection lines to the ground plane of the radiating elements.
- the ground plane means comprise a printed circuit board.
- the radiating elements are of PIFA type.
- the invention relates to an antenna system comprising elements forming a ground plane and at least two radiating elements and a first coupling neutralization line of the radiating elements, characterized in that it comprises at least one second coupling neutralization line of the two radiating elements.
- the system further includes activation elements configured to selectively enable or disable each of the neutralization lines, thereby providing electromagnetic decoupling for a maximum frequency that depends on activation of the neutralization lines by the activation elements.
- the activation elements are configured to selectively activate or deactivate each of the neutralization lines by respectively passing or not passing each of the neutralization lines.
- the first coupling neutralization line of the radiating elements has a first electromagnetic property, typically a first impedance or a first inductance
- the second coupling neutralization line of the two radiating elements has a second electromagnetic property different from the first, typically a second impedance or a second inductance different from the first.
- Another aspect of the present invention relates to a telecommunication apparatus comprising a multiple antenna system according to any one of the embodiments of the invention.
- the apparatus also includes a receiver and / or transmitter coupled to said multiple antenna system.
- the telecommunication apparatus may be an apparatus for receiving and / or transmitting wireless communications. It is for example a mobile phone.
- FIGURE 1 illustrates an antennal system of the prior art.
- FIGS. 2a and 2b illustrate an antenna system according to an embodiment of the invention including a neutralization line and diode-programmable short-circuit lines.
- the system comprises two radiating elements and two neutralization lines.
- FIG. 3 illustrates the operation of the dual antenna system according to the invention operating in the PDC frequency band.
- FIGURE 4 illustrates the operation of the dual antenna system according to the invention operating in the GPS frequency band.
- FIGURE 5 illustrates the operation of only one of the two antennas in the PDC frequency band.
- FIGURE 6 illustrates the operation of only one of the two antennas in the GPS frequency band.
- FIGURE 7 shows an implementation of the invention with neutralization lines of various sizes and shapes.
- FIGURE 8 shows an implementation of the invention comprising more than two radiating elements separated by more than one neutralization line.
- FIGS 2a and 2b describe an example of antenna system according to the invention.
- the invention consists in improving the technique of the neutralization line described in FIG. 1 by using simple binary switching components which can then be directly controlled by a digital circuit without the need to generate an analog DC voltage as is necessary with a varicap diode.
- the binary switching components that may be suitable include, in particular, the so-called PIN diodes which include, in addition to the P-type and N-type doped zones of a conventional diode, an undoped or intrinsic intermediate zone (I).
- PIN diodes which include, in addition to the P-type and N-type doped zones of a conventional diode, an undoped or intrinsic intermediate zone (I).
- I undoped or intrinsic intermediate zone
- Such a structure, polarized in the forward direction advantageously has an extremely low dynamic impedance for the RF signals that pass through it. Polarized in the opposite direction, that is to say blocked, it then has on the contrary a very high impedance with a very low capacity.
- These diodes which can be directly controlled by a digital circuit integrated circuit
- the invention combines the use of diodes, on the one hand, with several spatial arrangements of the short-circuit lines, 212 and 222, radiating elements; and on the other hand, with the addition of at least one second switchable neutralization line 230 in addition to the first neutralization line 130.
- neutralization line is meant a line connected between two radiating elements 1 10, 120 allowing, when passive, to isolate or improve the insulation between the supply ports of two radiating elements in order to reduce the observed coupling between said radiating elements 1 10, 120, for a given frequency band.
- At least one neutralization line 130, 230 does not comprise a discrete element.
- the neutralization line 130, 230 consists of a micro-ribbon line.
- the neutralization line 130, 230 consists of a tab.
- the neutralization line 130, 230 is advantageously in the form of a metal ribbon. It does not have a discrete element. Only its extremities are connected to the activation elements which will be defined in detail below and which make it possible to activate or deactivate the neutralization line.
- each of the neutralization lines has a geometry, in particular a length, a width, a shape and a thickness, shaped to ensure neutralization of the electromagnetic coupling of the radiating elements for at least one frequency and preferably for a plurality of frequencies.
- a neutralization line, according to the present invention by its geometry, can behave, for example, as a capacitance, an inductance or an impedance, depending on the frequency.
- the radiating elements are, for example, PIFA antennas described in FIG.
- the diodes are six in number, bearing the references 241 to 246, in the particular example of Figure 2 which is only a specific non-limiting example of implementation of the invention.
- diodes are typically, as shown, discrete components weldable to the various metallic elements constituting PIFA antennas used in this example to illustrate an implementation of the invention.
- the switching between the multiple possible physical configurations thus obtained makes it possible to selectively activate or deactivate the short-circuits and the neutralization lines, and thus to control individually the frequencies at which the antennas are both adapted and isolated.
- the neutralization is thus adjusted so as to simultaneously obtain an adequate decoupling of the two radiating elements for each operating mode of the antennal system.
- the global structure can thus adopt several behaviors precisely defined by the applications considered: diversity, multistandards or multi-access.
- the components used are PIN diodes.
- the binary behavior of these diodes, used in the on or off state, is set by a DC voltage greater or less than a threshold voltage applied directly across them.
- the DC voltage injected into the antennal system does not disturb the RF signal to be radiated by the antennas.
- FIG. 2 shows the use of two distinct locations for the short-circuit tabs 212 and 222 of each antenna which are programmable by means of activation elements, advantageously diodes 241. to 244, as well as the use of two neutralization lines, one fixed 130 and the other programmable 230 using activation elements 245, 246.
- the activation elements are diodes.
- At least one of the neutralization lines, the line 130 in the embodiment of FIG. 2a, is always activated, that is to say that it is always connected to the two radiating elements 1 10, 120.
- the neutralization line 130 does not then include an activation element connecting it to the radiating elements 1 10, 120 but a simple permanent connection.
- PDC personal digital cellular
- the GPS band (standard already mentioned), ranging from 1555 to 1595 MHz, ie a 40 MHz band centered on 1575 MHz.
- the diodes whose reference is on the first line, are polarized to pass if there is a "1" in the corresponding box and blocked if there is a "0".
- Multi2 0 0 0 1 1 1 Multi-port GPS antenna 2
- the diodes 242, 244, 245, 246 are activated ("ON" state).
- a diversity behavior is obtained with the two radiating elements 1 10, 120 in the same band (GPS).
- the second neutralization line 230 decouples the operation of the radiating elements 1 10, 120 for these high frequencies.
- the present invention therefore makes it possible to propose a multi-standard, multi-port system that can operate in diversity. This is made possible by the independent actuation but also and advantageously simultaneously of the neutralization lines 130, 230.
- the radiating metal elements 10 and 120 and the neutralization lines, 130 and 230 may be part of a raised printed circuit board 102 on which will also be solder the customization diodes 245 and 246.
- the RF supply lines of the antennas, 21 1 and 221, as well as the short-circuit lines of the antennas PIFA, 212 and 222, will then be metal vias crossing the dielectric of the printed circuit 102 to be connected to the PCB 100 supporting the integrated circuit.
- the thickness 103 of the circuit 102 will be adapted to meet the geometric characteristics defined for the PIFA antennas considered.
- FIG. 2a shows how the diodes 241 to 246 are electrically connected in this exemplary implementation of the invention.
- Figure 3 shows the feasibility of the concept.
- a strong electromagnetic coupling between two adjacent radiating elements results in a generally high value of the transmission coefficient between the two antennas said S21 310 measured or simulated between the two access ports 21 1 and 221.
- the fixed neutralization line 130 makes it possible to obtain a significant drop in the coefficient S21, and thus to obtain a strong isolation between access (thus a weak electromagnetic coupling) for the working frequencies of the antennas operating in the PDC band centered on 1, 483 GHz.
- the parameter S21 corresponding to the curve 310 is part of the so-called S parameters of the English “scattering parameters” or “S-parameters” widely used in microwave to characterize in particular the behavior of passive or active dipoles. These parameters are used to measure the values of the incident waves, reflected and transmitted by the quadrupoles studied. As indicated above, S21 measures in this case the transmission coefficient between antennas.
- the two almost superimposed curves 320 correspond, for their part, to the so-called parameters S1 1 and S22, also called reflection coefficients of each of the antennas.
- FIG. 4 shows the simulation results obtained with diodes 242,
- the polarization of the diodes 245 and 246 may require the application of an intermediate independent polarization on the neutralization line 230 which will act only in DC.
- this may take the form of a fine conductive vertical wire 231 connected to the ground plane of the PCB.
- the vertical wire 231 allowing the DC bias of the line 230 and therefore those of the diodes 245 and 246, can advantageously be designed and dimensioned such that it constitutes only a "coil of 'stop' or 'shock choke' for RF signals transmitted or received. It may also be combined with a discrete component (not shown) to provide a choke-off function for the transmitted RF signals.
- FIG. 5 shows the results obtained with only the activation of the diode 241 and the corresponding short-circuit line 212.
- the system thus operates only at the frequencies of the PDC band on the only antenna whose radiating element is 1 10.
- This solution optionally combines according to the applications with the case of FIG. 6 which follows in which the diodes 244, 245 and 246 are activated in their on state so as to activate the second neutralization line 230 and the short-circuit line 222 corresponding to the diode 244, to allow the operation of the only antenna whose radiating element is 120 in the band of GPS frequencies in this case, thus forming a multiport system (PDC or GPS).
- PDC multiport system
- the invention therefore makes it possible to propose a multistandard and multiport system that can also operate in diversity. All of these features are realized with only two compact antennas close to each other and some simple low-cost components (PIN diodes) widely used by the electronics industry. This innovation drastically reduces the complexity of transmission systems traditionally using more antennas with reduced performance because of the electromagnetic coupling existing between antennas located close to each other on the same PCB.
- PIN diodes simple low-cost components
- the technique of the invention can easily be extended to other frequency bands and apply to multiple wireless communication technologies. It is also possible to add other switchable shorting lines on each antenna to work on a larger number of frequency bands simultaneously. In this case, the addition of one or more switchable neutralization lines may be necessary.
- Each antenna has a general shape of tongue.
- Each tab has the following dimensions, where ⁇ is the wavelength of the signal emitted / received by the radiating element:
- the length is measured according to the largest dimension of the tongue.
- the width corresponds to the width of the tongue.
- the central operating frequency range of the system according to the invention can typically range from 700 MHz to about 6 GHz.
- the system can thus be applied to all the standards operating on this frequency band including the following standards: LTE, GSM, DCS, PCS, UMTS, GPS, WiFI, Bluetooth, Zigbee, WLAN, etc.
- FIG. 7 shows the possible use of one or more additional neutralization lines 731 and 733 in addition to the line 130.
- the line 130 is fixed, that is to say that it is always activated (always connected to the two radiating elements).
- the invention also encompasses systems in which all lines are non-fixed, that is, activatable or deactivatable.
- neutralization lines may be of various shapes and sizes that are best adapted by those skilled in the art, in particular with a view to obtaining a minimum coupling between antennas for the applications considered in a manner similar to that which has been described for antennas of the GPS and PDC bands in the previous figures.
- the neutralization and short-circuit lines may optionally be fixed, or programmable in particular using diodes (not shown in this figure), in order to obtain several modes of operation from the same antennal system according to the invention.
- Figure 8 illustrates the case where the antennas and their radiating elements have been multiplied.
- the antennas and their radiating elements there are four of them: 810, 820, 830 and 840. In this case they are separated by three neutralization lines 835, 837 and 839.
- the RF signal feed lines 81 1, 821, 831 and 841, constituting the input ports of the antenna system
- the short-circuit lines 812, 822, 832 and 842.
- short-circuit and Additional programmable overrides may optionally also be present in this structure.
- At least some of the radiating elements are interconnected by several neutralization lines.
- the customization elements can be numerous one can potentially obtain many RF operating modes possibly very different.
- the radiating elements are identical, the invention covers the embodiments in which the radiating elements of the same system are different.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
Abstract
Système d'antennes comportant au moins deux éléments rayonnants (110, 120), une première ligne de neutralisation (130) de couplage électromagnétique entre les au moins deux éléments rayonnants (110, 120), au moins une ligne d'alimentation radio fréquence (RF) (211, 221 ) pour chaque élément rayonnant (110, 120) et au moins une ligne de court-circuit (212, 222) à un plan de masse (100) du système antennaire par élément rayonnant (110, 120), caractérisé en ce que le système antennaire comprend en outre : au moins une deuxième ligne de neutralisation (230, 731, 733) de couplage électromagnétique entre lesdits au moins deux éléments rayonnants (110, 120); et, des éléments d'activation (241 à 246) d'au moins une partie des lignes de neutralisation; et en ce que les éléments d'activation (241 à 246) sont configurés pour sélectivement activer ou désactiver une partie au moins des lignes de neutralisation (130, 230, 731; 733), de manière à ce qu'en fonction de leur activation/désactivation les lignes de neutralisation (130, 230, 731, 733) assurent une neutralisation maximale du couplage électromagnétique des éléments rayonnants (110, 120) pour une pluralité de fréquences distinctes.
Description
« Système d'antennes pour réduire le couplage électromagnétique entre antennes » DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale le domaine des antennes et plus particulièrement celui des antennes miniatures du type utilisé dans toutes sortes d'appareils électroniques mobiles équipés de moyens de communication sans-fil aptes à recevoir et transmettre des signaux dans une ou plusieurs gammes de fréquences s'exprimant en gigahertz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
L'évolution rapide du marché de l'industrie électronique conduit à devoir concevoir des appareils communicants sans-fil de plus en plus compacts offrant toujours plus de fonctionnalités. Ces appareils nécessitent presque toujours des systèmes antennaires multiples qui répondent à plusieurs besoins.
D'une part, ces appareils doivent pouvoir recevoir et transmettre dans les différentes gammes de fréquences correspondant aux diverses technologies et normes de transmission sans-fil qu'ils intègrent. Il est devenu courant qu'un téléphone cellulaire, par exemple: un téléphone mobile de type dit GSM, acronyme de l'anglais « Global System for Mobile communications », intègre également une liaison sans-fil à courte portée de type dit « Bluetooth » pour pouvoir connecter le téléphone à un autre appareil situé à proximité, par exemple, pour se connecter à un ordinateur personnel ou à un casque mobile. Les téléphones mobiles récents haut de gamme dit « Smart Phone » incluent le plus souvent un récepteur pour système de géolocalisation par
satellites fonctionnant, par exemple avec le système GPS, acronyme de l'anglais « Global Positionning System ». De plus ces appareils sont aussi équipés pour permettre leur connexion à un réseau local sans-fil de type LAN, acronyme de l'anglais « Local Area Network ». Typiquement, il s'agit alors d'un réseau dit Wi-Fi obéissant au groupe des normes dites « 802.1 1 » publiées par l'institut nord-américain bien connu sous l'acronyme « IEEE » qui permet ainsi d'accéder à l'Internet dans tous les bâtiments et lieux publiques fournissant les points d'accès sans-fil appropriés.
D'autre part, l'ajout d'antennes dans un même appareil est rendu nécessaire par l'adoption, notamment en Wi-Fi à partir de la norme 802.1 1 η, d'un mode de communication plus performant connu sous l'acronyme « MIMO » de l'anglais « Multiple-lnput, Multiple-Output ». Ce mode de communication privilégie une « diversité » de mise en œuvre des moyens de transmission et/ou de réception pour un même lien de communication ce qui se traduit typiquement par la mise en œuvre d'une diversité dite spatiale et l'utilisation simultanée d'au moins deux antennes de réception et de transmission par lien. Ce mode de transmission « en diversité » est destiné notamment à prendre en compte un phénomène particulièrement perturbant, qui apparaît très fréquemment en milieu urbain ou dans un environnement confiné de type immeuble de bureaux par exemple, lieux dans lesquels sont couramment déployés les réseaux Wi-Fi. On peut constater en effet un évanouissement du signal reçu, connu sous le nom de « Rayleigh fading », qui provient de ce que le récepteur reçoit simultanément plusieurs copies déphasées à travers des trajets différents d'un même signal émis. Celles-ci peuvent s'ajouter mais aussi se soustraire jusqu'à, sinon annuler, au moins très fortement atténuer le signal reçu. Le principe de base de la diversité est que le récepteur doit pouvoir disposer d'au moins deux copies indépendantes d'un même signal et de préférence les plus indépendantes possibles. La probabilité est alors faible qu'ils s'évanouissent au même moment préservant un rapport signal sur bruit (SNR) suffisant pour une bonne réception des informations transmises.
Quelles que soient les motivations qui poussent les concepteurs d'appareils communicants mobiles à multiplier le nombre d'antennes au sein d'un même boîtier, il reste que celles-ci doivent rester indépendantes d'un point de vue électromagnétique, en dépit du fait que la taille des boîtiers qui les accueillent tend à diminuer accroissant leur proximité, ce afin de pouvoir effectivement tirer avantage notamment du mode de transmission en diversité et d'une façon générale pour garantir l'indépendance des signaux reçus et transmis.
En effet lorsque les antennes sont proches une partie de l'énergie injectée dans une antenne est absorbée par l'autre antenne et n'est donc pas rayonnée. Ce
couplage électromagnétique entre antennes dégrade considérablement les performances du système.
Pour répondre à ce problème, comme illustré sur la figure 1 , une technique innovante réduction du couplage électromagnétique qui se manifeste entre deux éléments rayonnants, 1 10 et 120, disposés à proximité l'un de l'autre sur un même support 100, par exemple un circuit imprimé dit PCB de l'anglais « printed circuit board », a déjà été décrite dans la demande de brevet FR2968845A1 portant le titre « Système d'antenne en diversité » publiée le 15 juin 2012. Cette technique permet d'améliorer l'isolation entre les accès des deux éléments rayonnants, 1 10 et 120, cette isolation étant dégradée par le couplage électromagnétique qui se manifeste d'autant plus entre deux éléments rayonnants que ceux-ci sont proches.
Cette technique consiste à placer une ligne métallique, appelée ligne de neutralisation 130, entre les deux éléments rayonnants, possiblement différents, 1 10 et 120. Les éléments rayonnants forment typiquement des antennes dites PI FA, acronyme de l'anglais « planar inverted-F antenna », c'est-à-dire « antenne plane en F inversé ». La demande ci-dessus montre qu'une amélioration importante de l'isolation peut être alors obtenue entre les ports d'alimentation, 1 1 1 et 121 , c'est-à-dire entre les ports d'entrée par lesquels les signaux radio fréquence (RF) alimentent chacune des deux antennes, pour une bande de fréquence donnée. Cette innovation permet de créer des systèmes multi-antennes pour des applications de type MIMO travaillant en diversité ou des applications multistandards comme décrits plus haut. On notera ici que, comme dans toute antenne PIFA, la partie opposée, 1 12 et 122, de chacun des ports d'alimentation des éléments rayonnants, 1 1 1 et 121 , est reliée par un court-circuit à la masse du PCB.
Une autre amélioration est aussi décrite dans la demande ci-dessus qui consiste à utiliser un ou plusieurs composants actifs de type capacité variable. Il s'agit généralement d'un type de diode dit « varicap » dont la valeur de la capacité est ajustable en fonction de la tension continue (DC) présente à ses bornes. L'insertion d'un tel dispositif 140 au sein d'une ligne de neutralisation permet de modifier de manière dynamique et à volonté la bande de fréquence pour laquelle la neutralisation maximale est obtenue.
Cette solution présente néanmoins des limitations. Notamment, la variation effective de capacité que l'on peut obtenir avec un tel dispositif s'avère être limitée, limitant par là même les applications qui peuvent être couvertes avec un même système antennaire.
Cette solution n'est donc pas pleinement satisfaisante.
Par ailleurs, d'autres solutions ont été développées pour réduire le couplage entre antennes tout en conservant un encombrement limité.
Certaines de ces solutions consistent à créer dans le plan de masse des fentes pour limiter le transfert de courants de couplage entre les antennes.
D'autres de ces solutions prévoient quant à elles d'utiliser des méta-matériaux pour créer des filtres coupe-bande entre les antennes grâce à leurs propriétés liées à la périodicité.
Ces solutions nécessitent des modifications spécifiques du circuit servant de support à l'ensemble des composants électroniques de l'objet dont notamment la carte comprenant le circuit imprimé (PCB), ce qui est pénalisant en termes de coût et de complexité de réalisation.
La présente invention a donc pour objectif de proposer un système d'antennes miniatures réduisant ou supprimant au moins certains des inconvénients mentionnés ci-dessus. En particulier, l'invention vise à proposer un système d'antennes dans lequel le couplage électromagnétique entre antennes est satisfaisant pour une plus grande variétés de fréquences, permettant ainsi une plus large gamme d'applications possibles tout en conservant un encombrement réduit.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
Selon un mode de réalisation, l'invention porte sur un système antennaire multiple comportant au moins deux éléments rayonnants, une première ligne de neutralisation de couplage électromagnétique entre les au moins deux éléments rayonnants, au moins une ligne d'alimentation radio fréquence (RF) pour chaque élément rayonnant.
Le système antennaire comprend en outre :
au moins une deuxième ligne de neutralisation de couplage électromagnétique entre lesdits au moins deux éléments rayonnants, - des éléments d'activation d'au moins une partie des lignes de neutralisation, et
Par ailleurs, les éléments d'activation sont configurés pour sélectivement activer ou désactiver une partie au moins des lignes de neutralisation, de manière à ce que, en fonction de leur activation/désactivation, les lignes de neutralisation assurent une
neutralisation maximale du couplage électromagnétique des éléments rayonnants pour une pluralité de fréquences distinctes.
Ainsi, en fonction de l'activation/désactivation d'une partie au moins des lignes de neutralisation par lesdits éléments d'activation, on obtient une pluralité de modes de fonctionnement RF distincts pour lesquels l'isolation des éléments rayonnant est différente et pour lesquels on n'observe pas de couplage électromagnétique significatif entre les éléments rayonnants.
Ainsi, en commandant l'activation des lignes de neutralisation, on réduit voire on supprime le couplage électromagnétique entre les éléments rayonnants et ce pour différentes fréquences de fonctionnement des éléments rayonnants. Ainsi, l'invention permet d'améliorer l'isolation entre les accès des deux éléments rayonnants, cette isolation étant dégradée par le couplage électromagnétique qui se manifeste d'autant plus entre deux éléments rayonnants que ceux-ci sont proches.
On peut ainsi réduire le couplage électromagnétique pour des fréquences de fonctionnement distinctes et possiblement éloignées.
L'invention offre ainsi la possibilité de réaliser des sauts en fréquence, permettant de ce fait de passer aisément d'une application à une autre quelle que soient leurs fréquences respectives de fonctionnement. Par exemple, par une simple activation/désactivation des lignes de neutralisation on peut passer d'un mode de fonctionnement basé sur une fréquence de fonctionnement de 700MHz à un mode de fonctionnement basé sur une fréquence de fonctionnement de plusieurs GHz et obtenir pour chacun de ces modes de fonctionnement un couplage électromagnétique nul ou fortement atténué.
A l'inverse, la solution décrite dans le brevet FR2968845A1 mentionné ci- dessus ne permet que de modifier la fréquence de fonctionnement de manière continue et dans une plage restreinte.
L'invention permet ainsi d'activer des éléments de personnalisation (lignes de neutralisation voire de court-circuit) très dissemblables qui peuvent permettre d'obtenir de grandes variations de comportement RF des antennes.
L'invention offre d'autres avantages parmi lesquels :
- les lignes de neutralisation assurent une neutralisation maximale du couplage électromagnétique des éléments rayonnants pour une fréquence donnée, cette fréquence donnée dépendant de l'activation/désactivation des éléments
d'activation. Ainsi en modifiant l'activation/désactivation des éléments d'activation du système, on fait varier la fréquence pour laquelle la neutralisation du couplage électromagnétique est maximale. En effet pour chaque activation/désactivation des éléments d'activation du système on fait varier l'isolation entre les éléments rayonnant.
- les éléments d'activation sont configurés pour sélectivement activer ou désactiver une partie au moins des lignes de neutralisation, de manière à ce qu'en fonction de leur activation/désactivation, les lignes de neutralisation permettent une isolation au moins partielle entre les éléments rayonnants, afin de diminuer le couplage électromagnétique entre lesdits éléments rayonnants, pour une bande de fréquence donnée.
en fonction de l'activation/désactivation des éléments d'activation, on modifie la configuration de l'isolation entre les éléments rayonnants modifiant de ce fait le couplage électromagnétique entre lesdits éléments rayonnants.
- Pour une fréquence ou des fréquences ou une bande de fréquences de fonctionnement souhaitées des éléments rayonnant, on active/désactive les éléments d'activation de manière à ce que les lignes de neutralisation assurent une neutralisation maximale du couplage électromagnétique des éléments rayonnants pour ladite fréquence ou lesdites fréquences ou ladite bande de fréquences de fonctionnement souhaitées.
- au moins une première et une deuxième lignes de court-circuit à un plan de masse du système antennaire, par élément rayonnant et comportant des éléments d'activation d'au moins une partie des lignes de court-circuit,
- au moins une ligne de neutralisation et de préférence toutes les lignes de neutralisation sont exemptes d'élément discret.
- La au moins une ligne de neutralisation ne comprend pas d'élément discret. Ainsi, et de manière particulièrement avantageuse, le système selon la présente invention permet de réduire, voire supprimer, les pertes liées aux composants discrets. Par ailleurs, le fait de proposer une alternative à l'utilisation des éléments discrets permet, non seulement, de réduire les pertes, mais également d'augmenter le rendement, donc l'efficacité, par une diminution des pertes de puissance.
- De manière particulièrement avantageuse, les lignes de neutralisation peuvent être actionnées de manière indépendante ainsi que de manière simultanée. Dans le cas où deux lignes de neutralisation sont activées et donc fonctionnent en même temps (ce qui sous-entend que certains des éléments d'activation sont activés), le découplage est avantageusement dans la bande de fréquence de travail haute. A
l'inverse, quand une seule ligne de neutralisation est activée (sous-entendant que certains des éléments d'activation sont activés), le découplage est dans la bande de fréquences de travail basse. Lorsque l'on désactive une ligne de neutralisation, cela fait chuter les fréquences de fonctionnement.
- Selon un mode de réalisation, une ligne de neutralisation est activée lorsqu'elle est rendue passante. Elle permet ainsi une connexion électrique entre les deux éléments rayonnants. Une ligne de neutralisation est désactivée lorsqu'elle est rendue non passante. Elle ne permet alors pas une connexion électrique entre les deux éléments rayonnants.
- Le pilotage des lignes de neutralisation, en plus de celui des antennes, par les éléments d'activation, procure une synergie, rendue possible par la présence des languettes de court-circuits commutables. De manière particulièrement avantageuse, la présente invention permet que le système soit découplé dans deux bandes de fonctionnement différentes pour les éléments rayonnants, c'est-à-dire les antennes.
- Les éléments de personnalisation peuvent être nombreux ce qui permet d'obtenir potentiellement de nombreux modes de fonctionnement RF possiblement très différents. Ainsi, même avec deux antennes seulement compactes sur un même plan de masse on peut obtenir les modes de fonctionnement suivant : diversité, multi-port, multi-standard.
- La solution du brevet FR2968845A1 avec utilisation d'une diode varicap demande que l'on sache générer de manière analogique la tension DC qui doit être appliquée à ses bornes afin d'obtenir la valeur de capacité souhaitée pour l'application. La présente invention permet d'avoir une commande numérique, c'est-à-dire binaire ou ON/OFF, qui active des modes de fonctionnement RF préétablis et qui seront beaucoup moins susceptibles de dériver qu'un système analogique avec une capacité variable sur laquelle il faut appliquer une tension continue variable. Pour améliorer la fiabilité de la solution du brevet FR2968845A1 , il faudrait produire une tension continue variable et l'asservir pour obtenir un fonctionnement qui ne dérive pas, mais cela serait très pénalisant en termes de coûts.
De manière facultative, l'invention peut en outre présenter au moins l'une quelconque des caractéristiques optionnelles suivantes prises séparément ou en combinaison:
Avantageusement, lesdits éléments d'activation sont configurés de manière à permettre l'activation simultanée d'au moins la première ligne de neutralisation et la
deuxième ligne de neutralisation. De manière particulièrement avantageuse, la première ligne de neutralisation et la deuxième ligne de neutralisation sont actionnées de manière simultanée par lesdits éléments d'activation. De manière plus générale le système est configuré de manière à ce qu'au moins deux lignes de neutralisation soient activées simultanément. Dans un mode de réalisation non limitatif, au moins l'une des lignes de neutralisation est toujours activée, c'est-à-dire qu'elle est toujours connectée aux deux éléments rayonnants. Dans ce mode de réalisation, la ligne de neutralisation, de préférence, ne comprend alors pas d'élément d'activation la connectant aux éléments rayonnants mais une simple connexion permanente.
Avantageusement, les lignes de neutralisation sont configurées de manière à ce qu'en fonction de leur activation/désactivation elles assurent une neutralisation maximale du couplage électromagnétique des éléments rayonnants pour une pluralité de fréquences distinctes et séparées pour au moins deux d'entre elles et de préférence séparées les unes des autres d'au moins un facteur 1 .1 et de préférence d'au moins un facteur 1.2 et de préférence d'au moins un facteur 1.5 et de préférence d'au moins un facteur 2.
Ainsi, il est par exemple possible par une simple commutation des lignes de neutralisation réalisée par les éléments activables de passer d'une atténuation maximale du couplage pour une fréquence de 1 GHz à une atténuation maximale du couplage pour une fréquence de 1.1 GHz ou 1.2GHz ou 1.5GHz ou 2GHz.
Selon un mode de réalisation, le système comprend au moins une ligne de court-circuit à un plan de masse du système antennaire par élément rayonnant.
Selon un mode de réalisation, le système comprend au moins une ligne de court-circuit supplémentaire par élément rayonnant. Selon un mode de réalisation, le système antennaire comporte des éléments d'activation binaires d'au moins une partie des lignes de court-circuit.
Selon un mode de réalisation, les éléments d'activation binaires sont configurés pour indépendamment activer ou désactiver les lignes de neutralisation et de court- circuit au plan de masse.
Avantageusement, chacune des lignes de neutralisation présente une géométrie, en particulier une longueur, une largeur, une forme et une épaisseur, conformée pour assurer une neutralisation du couplage électromagnétique des éléments rayonnants pour au moins une fréquence et de préférence pour une pluralité de fréquences. Une ligne de neutralisation, selon la présente invention, de par sa géométrie, peut se comporter, par exemple, comme une capacité, une inductance ou encore une impédance, en fonction de la fréquence.
Selon un mode de réalisation, au moins deux lignes de neutralisation reliant les deux mêmes éléments rayonnants présentent des longueurs et/ou des formes différentes.
A titre préféré, au moins une ligne de neutralisation parmi les première et deuxième lignes de neutralisation est constituée d'une languette ou d'une ligne microruban. Une ligne micro-ruban est par exemple une ligne électrique, servant de guide à une propagation d'onde électromagnétique, constituée d'un ruban conducteur déposé sur un substrat diélectrique dont la seconde face métallisée fait office de plan de masse. Avantageusement, la ligne de neutralisation ne comprend pas d'élément discret, ce qui permet de réduire les pertes. Selon un mode de réalisation avantageux, toutes les lignes de neutralisation sont constituées uniquement d'une languette ou d'une ligne micro-ruban.
Selon un mode de réalisation, les éléments d'activation sont des éléments d'activation binaires.
Selon un mode de réalisation, les éléments d'activation, également désignés éléments de commutation, sont configurés pour sélectivement activer ou désactiver chacune des lignes de neutralisation. Ils permettent ainsi d'assurer un découplage pour une fréquence maximale qui dépend de l'activation des lignes de neutralisation.
Avantageusement, au moins l'un des éléments d'activation est une diode PIN. Avantageusement, tous les éléments d'activation sont des diodes PIN.
Avantageusement, au moins les éléments d'activation d'au moins une partie des lignes de neutralisation sont des diodes PIN polarisées à l'aide d'un signal continu (DC) superposé aux signaux RF véhiculé par le système pour sélectivement, soit rendre conductrice la diode PIN et permettre que l'élément rayonnant auquel elle est attachée devienne actif, soit rendre non conductrice la diode PIN de telle sorte que l'élément rayonnant auquel elle est attachée devienne inactif.
Alternativement, au moins certains des éléments d'activation d'au moins une partie des lignes de neutralisation sont des diodes de type varicap.
Selon un mode de réalisation, le système comprend deux éléments rayonnants et comprend deux lignes de neutralisation reliant entre eux lesdits deux éléments rayonnants.
Selon un mode de réalisation, le système comprend au moins deux éléments rayonnants et comprend au moins trois lignes de neutralisation reliant entre eux lesdits deux éléments rayonnants.
Selon un mode de réalisation, les lignes de neutralisation sont suspendues entre les éléments rayonnants. Les lignes de neutralisation sont disposées à distance du plan de masse.
Alternativement, les lignes de neutralisation sont imprimées sur une carte électronique portant les éléments rayonnants.
Selon un mode de réalisation particulier, les lignes de neutralisation sont intégrées ou imprimées dans une couche. Le système forme alors un empilement de couches superposées sans espace vide intermédiaire entre les couches et dont une couche forme le plan de masse et dont une autre couche comprend les lignes de neutralisation et les éléments rayonnants. Cela permet de simplifier la réalisation du système et son industrialisation.
Alternativement, les lignes de neutralisation sont formées en partie par le plan de masse, auquel sont raccordés des éléments conducteurs reliés aux éléments rayonnants et en partie par ces éléments conducteurs.
Selon un mode de réalisation particulier, le système comprend au moins trois éléments rayonnants et une pluralité de lignes de neutralisation reliant entre eux les éléments rayonnants.
Selon un mode de réalisation particulier, au moins certains et de préférence tous les éléments rayonnants présentent chacun une forme générale de languette et présentent les dimensions suivantes :
une longueur comprise entre h/2 et λ/6 et de préférence de λ/4, une largeur comprise entre λ/10 et λ/20 et de préférence de λ/20, une hauteur comprise entre λ/30 et λ/15 et de préférence comprise entre λ/28 et λ/20 ;
λ étant la longueur d'onde du signal que l'élément rayonnant est destiné à recevoir/émettre.
De préférence, la longueur se mesure selon la dimension la plus grande de la languette. De préférence, la largeur correspond à la largeur de la languette. De préférence, la hauteur correspond à la distance entre la languette et le plan de masse, la languette s'étendant dans un plan parallèle à celui dans lequel s'étend le plan de masse.
Selon un mode de réalisation, chaque ligne de neutralisation est associée à des lignes d'alimentation des éléments rayonnants.
Selon un mode de réalisation, les lignes de neutralisation sont associées à des lignes de raccordement au plan de masse des éléments rayonnants.
Selon un mode de réalisation, les moyens formant plan de masse comportent une plaque de circuit imprimé.
Selon un mode de réalisation, les éléments rayonnants sont de type PIFA.
Selon un autre mode de réalisation l'invention porte sur un système d'antennes comportant des éléments formant plan de masse et aux moins deux éléments rayonnants et une première ligne de neutralisation de couplage des éléments rayonnants caractérisé en ce qu'il comprend au moins une deuxième ligne de neutralisation de couplage des deux éléments rayonnants. Le système comprend en outre des éléments d'activation configurés pour sélectivement activer ou désactiver chacune des lignes de neutralisation, permettant ainsi d'assurer un découplage électromagnétique pour une fréquence maximale qui dépend de l'activation des lignes de neutralisation par les éléments d'activation.
De préférence, les éléments d'activation sont configurés pour sélectivement activer ou désactiver chacune des lignes de neutralisation en rendant respectivement passante ou non passante chacune des lignes de neutralisation.
De préférence, la première ligne de neutralisation de couplage des éléments rayonnants présente une première propriété électromagnétique, typiquement une première impédance ou une première inductance et la deuxième ligne de neutralisation de couplage des deux éléments rayonnants présente une deuxième propriété électromagnétique différente de la première, typiquement une deuxième impédance ou une deuxième inductance différente la première.
Un autre aspect de la présente invention concerne un appareil de télécommunication comprenant un système d'antennes multiple selon l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention. L'appareil comprend également un récepteur et/ou un émetteur couplé audit système d'antennes multiple. L'appareil de télécommunication peut être un appareil de réception ou/et de transmission de communications sans fil. Il est par exemple un téléphone portable.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels :
La FIGURE 1 illustre un système antennaire de l'art antérieur.
Les FIGURE 2a et 2b illustrent un système antennaire selon un mode de réalisation de l'invention incluant une ligne de neutralisation et des lignes de court-circuit programmables à l'aide de diodes. Dans ce mode de réalisation, le système comprend deux éléments rayonnants et deux lignes de neutralisation.
La FIGURE 3 illustre le fonctionnement du système antennaire double selon l'invention opérant dans la bande de fréquences PDC.
La FIGURE 4 illustre le fonctionnement du système antennaire double selon l'invention opérant dans la bande de fréquences GPS.
La FIGURE 5 illustre le fonctionnement d'une seule des deux antennes dans la bande de fréquences PDC.
La FIGURE 6 illustre le fonctionnement d'une seule des deux antennes dans la bande de fréquences GPS.
La FIGURE 7 montre une mise en œuvre de l'invention avec des lignes de neutralisation de dimensions et de formes diverses.
La FIGURE 8 montre une mise en œuvre de l'invention comprenant plus de deux éléments rayonnants séparés par plus d'une ligne de neutralisation.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions relatives des différents éléments ne sont pas représentatives de la réalité.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Les figures 2a et 2b décrivent un exemple de système antennaire selon l'invention.
L'invention consiste à améliorer la technique de la ligne de neutralisation décrite en figure 1 en utilisant de simples composants de commutation binaires qui pourront alors être directement commandés par un circuit numérique sans avoir besoin de générer une tension DC analogique comme cela est nécessaire avec une diode varicap. Les composants de commutation binaires qui sont susceptibles de convenir comprennent notamment les diodes dites PIN qui incluent, outre les zones dopées de type P et de type N d'une diode classique, une zone intermédiaire non-dopée ou intrinsèque (I). Une telle structure, polarisée dans le sens passant, présente avantageusement une impédance dynamique extrêmement faible pour les signaux RF qui la traversent. Polarisée dans le sens inverse, c'est-à-dire bloquée, elle présente alors au contraire une très grande impédance avec une très faible capacité. Ces
diodes, qui peuvent être directement commandées par un circuit numérique de type circuit intégré (Cl) 101 , permettent de modifier facilement, à la volée, le comportement des antennes PIFA sans avoir recours aux composants de type diode varicap comme décrit dans la figure 1 .
Pour obtenir ce résultat l'invention combine l'utilisation de diodes, d'une part, avec plusieurs dispositions spatiales des lignes de court-circuit, 212 et 222, des éléments rayonnants; et d'autre part, avec l'adjonction d'au moins une deuxième ligne de neutralisation commutable 230 en complément de la première ligne de neutralisation 130.
On entend par ligne de neutralisation, une ligne connectée entre deux éléments rayonnants 1 10, 120 permettant, lorsqu'elle est passive, d'isoler ou d'améliorer l'isolation entre les ports d'alimentation de deux éléments rayonnants afin de diminuer le couplage observé entre lesdits éléments rayonnants 1 10, 120, pour une bande de fréquence donnée.
De manière particulièrement avantageuse, au moins une ligne de neutralisation 130, 230 ne comprend pas d'élément discret. Avantageusement, la ligne de neutralisation 130, 230 est constituée d'une ligne micro-ruban. Selon un autre mode de réalisation, la ligne de neutralisation 130, 230 est constituée d'une languette. La ligne de neutralisation 130, 230 se présente avantageusement sous la forme d'un ruban métallique. Elle ne comporte pas d'élément discret. Seules ses extrémités sont connectées aux éléments d'activation qui seront définis en détail ci-dessous et qui permettent d'activer ou de désactiver la ligne de neutralisation.
Avantageusement, chacune des lignes de neutralisation présente une géométrie, en particulier une longueur, une largeur, une forme et une épaisseur, conformée pour assurer une neutralisation du couplage électromagnétique des éléments rayonnants pour au moins une fréquence et de préférence pour une pluralité de fréquences. Une ligne de neutralisation, selon la présente invention, de par sa géométrie, peut se comporter, par exemple, comme une capacité, une inductance ou encore une impédance, en fonction de la fréquence.
Pour configurer une ligne de neutralisation, en particulier pour déterminer sa géométrie et afin qu'elle permette d'assurer une neutralisation efficace à la ou aux fréquences souhaitées, on pourra par exemple se reporter aux publications suivantes :
"Study and Réduction of the Mutual Coupling Between Two Mobile Phone PIFAs Operating in the DCS1800 and UMTS Bands", publiée dans IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 54, NO.
1 1 , NOVEMBER 2006, p. 3063-3074, et dont les auteurs sont Aliou Diallo,
Cyril Luxey, Philippe Le Thuc, Robert Staraj, and Georges Kossiavas. On se référera par exemple aux sections IV A et IV B.
- « SYTEMES MULTI-ANTENNES POUR DIVERSITE ET MIMO » thèse doctorat de Aliou DIALLO, UNIVERSITE NICE-SOPHIA ANTIPOLIS, 2007. Cette thèse est notamment disponible auprès de la base de données suivante : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00454612/document. On se référera par exemple aux pages 90 à 100.
Les éléments rayonnants sont par exemple des antennes PIFA décrites dans la figure 1 .
Les diodes sont au nombre de six, portant les références 241 à 246, dans l'exemple particulier de la figure 2 qui n'est qu'un exemple spécifique, non limitatif, de mise en œuvre de l'invention.
Ces diodes sont typiquement, comme représentés, des composants discrets soudables aux différents éléments métalliques constitutifs des antennes PIFA utilisées dans cet exemple destiné à illustrer une mise en œuvre de l'invention.
La commutation entre les multiples configurations physiques possibles ainsi obtenues, par l'intermédiaire d'une polarisation adéquate des diodes, permet de sélectivement activer ou désactiver les courts-circuits et les lignes de neutralisation, et ainsi de piloter individuellement les fréquences auxquelles les antennes sont à la fois adaptées et isolées. La neutralisation est ainsi ajustée afin d'obtenir simultanément un découplage adéquat des deux éléments rayonnants pour chaque mode de fonctionnement du système antennaire. La structure globale pourra ainsi adopter plusieurs comportements précisément définis par les applications considérées : diversité, multistandards ou multi-accès.
Dans la figure 2a, servant à illustrer un exemple particulier de mise en œuvre de l'invention, les composants utilisés sont des diodes PIN. Le comportement binaire de ces diodes, utilisées dans l'état passant ou bloqué, est fixé par une tension continue supérieure ou inférieure à une tension de seuil appliquée directement aux bornes de celles-ci. Dans une mise en œuvre simple permettant d'obtenir la commutation des diodes on peut avantageusement, par exemple, injecter directement la tension continue au niveau des ports d'accès des antennes, 21 1 et 221. La tension continue injectée dans le système antennaire ne perturbe pas le signal RF destiné à être rayonné par les antennes.
Dans le cas de systèmes complexes impliquant de multiples diodes, comme celui illustré par la figure 2a, il est nécessaire de créer les découplages RF/DC qui
permettent de polariser de façon adéquate les diodes de personnalisation. L'exemple de la figure 2 met en évidence l'utilisation de deux emplacements distincts pour les languettes de court-circuit, 212 et 222, de chaque antenne qui sont programmables à l'aide d'éléments d'activation, avantageusement des diodes 241 à 244, ainsi que l'utilisation de deux lignes de neutralisation, l'une fixe 130 et l'autre programmable 230 à l'aide d'éléments d'activation 245, 246. Avantageusement les éléments d'activation sont des diodes.
Toutes les configurations illustrées par la figure 2a sont donc réalisables grâce à l'utilisation des six diodes 241 à 246 sur cet exemple. Elles permettent d'activer ou de désactiver n'importe quelles languettes de court-circuit, 212 et 222, ainsi que la seconde ligne de neutralisation 230. La première ligne 130, qui est fixe, relie toujours dans cet exemple les éléments rayonnants, 1 10 et 120, des deux antennes.
Dans un mode de réalisation non limitatif tel que celui illustré en figure 2a, au moins l'une des lignes de neutralisation, la ligne 130 sur le mode de réalisation de la figure 2a, est toujours activée, c'est-à-dire qu'elle est toujours connectée aux deux éléments rayonnants 1 10, 120. Dans ce mode de réalisation, la ligne de neutralisation 130 ne comprend alors pas d'élément d'activation la connectant aux éléments rayonnants 1 10, 120 mais une simple connexion permanente.
L'exemple non limitatif suivant montre comment on peut choisir un mode désiré de fonctionnement du système multi-antennaire, même dans le cas de deux standards très proches (PDC et GPS) :
- la bande dite PDC (acronyme de l'anglais « personal digital cellular » faisant référence à un standard mis en œuvre essentiellement au Japon), allant de 1465 à
1501 MHz, soit une bande de 36 MHz centrée sur 1483 MHz.
- la bande GPS (standard déjà mentionné), allant de 1555 à 1595 MHz, soit une bande de 40 MHz centrée sur 1575 MHz.
Dans l'exemple du système d'antennes de la figure 2a on peut, à l'aide des six diodes, réaliser déjà quatre combinaisons d'antennes figurant dans le tableau ci-après.
Dans ce tableau les diodes, dont la référence figure sur la première ligne, sont polarisées pour être passantes s'il y a un « 1 » dans la case correspondante et bloquées s'il y a un « 0 ».
__ CM 00 LO CD
Nom : M CM CM CM CM CM Fonction :
Div1 1 0 1 0 0 0 Diversité : 2 antennes dans la bande PDC
Div2 0 1 0 1 1 1 Diversité : 2 antennes dans la bande GPS
MultM 1 0 0 0 0 0 Multi-port : antenne 1 PDC
Multi2 0 0 0 1 1 1 Multi-port : antenne 2 GPS
Dans l'exemple « Div2 », les diodes 242, 244, 245, 246 sont activées (état « ON »). On obtient dans cet exemple, un comportement en diversité avec les deux éléments rayonnants 1 10, 120 dans la même bande (GPS). La deuxième ligne de neutralisation 230 permet de découpler le fonctionnement des éléments rayonnants 1 10, 120 pour ces hautes fréquences.
Dans l'exemple « Multi 1 », seule une diode 241 est activée. Le système fonctionne ainsi uniquement à la fréquence PDC au niveau du port d'accès 21 1. Si seule la diode 243 est activée, le système fonctionne aussi uniquement à la fréquence PDC mais par un autre port d'accès 221 . Le standard PDC dispose ainsi de deux ports d'accès distincts. Cette solution « Multi 1 » se combine avec la solution de l'exemple « Multi2 » (activation des diodes 244, 245, 246 pour un fonctionnement à la fréquence GPS par l'accès 221 , activation des diodes 242, 245, 246 pour un fonctionnement à la fréquence GPS par l'accès 21 1 ) de sorte à former un système multi-ports.
La présente invention permet donc de proposer un système multi-standard, multi-port qui peut fonctionner en diversité. Cela est rendu possible par l'actionnement de manière indépendante mais également et de manière avantageuse de manière simultanée des lignes de neutralisation 130, 230. Afin de faciliter la fabrication du système antennaire de la figure 2a et assurer sa robustesse les éléments métalliques rayonnants 1 10 et 120 et les lignes de neutralisation, 130 et 230, pourront faire partie d'un circuit imprimé surélevé 102 sur lequel on viendra aussi souder les diodes de personnalisation 245 et 246. Les lignes d'alimentation RF des antennes, 21 1 et 221 , ainsi que les lignes de court-circuit des antennes PIFA, 212 et 222, seront alors des vias métalliques traversant le diélectrique du circuit imprimé 102 pour être connectés sur le PCB 100 supportant le circuit intégré. L'épaisseur 103 du circuit 102 sera adaptée pour répondre aux caractéristiques géométriques définies pour les antennes PIFA considérées.
La figure 2a montre comment les diodes 241 à 246 sont connectées électriquement dans cet exemple de mise en œuvre de l'invention.
La figure 3 montre la faisabilité du concept.
Un couplage électromagnétique important entre deux éléments rayonnants proches se traduit par une valeur généralement élevée du coefficient de transmission entre les deux antennes dit S21 310 mesuré ou simulé entre les deux ports d'accès 21 1 et 221 . Sur cette figure, on observe que la ligne de neutralisation fixe 130 permet d'obtenir une chute importante du coefficient S21 , et donc l'obtention d'une forte
isolation entre accès (donc un faible couplage électromagnétique) pour les fréquences de travail des antennes opérant dans la bande PDC centrée sur 1 ,483 GHz. Ces résultats de simulation sont obtenus par l'activation des lignes de court-circuit des antennes PIFA correspondant aux diodes 241 et 243 conformément au tableau ci- dessus. On constate bien un fonctionnement en diversité avec les deux antennes fonctionnant dans une même bande, celle dite PDC dans ce cas.
On notera ici que le paramètre S21 correspondant à la courbe 310, fait partie des paramètres dit S, de l'anglais « scattering parameters » ou « S-parameters » largement utilisés en hyperfréquences pour caractériser notamment le comportement de dipôles passifs ou actifs. Ces paramètres servent à mesurer les valeurs des ondes incidentes, réfléchies et transmises par les quadripôles étudiés. Comme indiqué plus haut, S21 mesure dans ce cas le coefficient de transmission entre antennes. Les deux courbes quasi superposées 320 correspondent quant à elles aux paramètres dits S1 1 et S22 aussi appelés coefficients de réflexion de chacune des antennes.
La figure 4 montre les résultats de simulation obtenus avec les diodes 242,
244, 245 et 246 activées dans leur état passant comme montré dans le tableau ci- dessus. On constate bien un comportement en diversité avec les deux antennes opérant dans une même bande de fréquences, celle dite GPS cette fois centrée sur 1 ,575 GHz. L'activation de la seconde ligne de neutralisation 230, à l'aide des diodes 245 et 246, permet de découpler les antennes pour ces fréquences plus élevées que les précédentes en combinaison avec l'activation des lignes de court-circuit des antennes PIFA correspondant aux diodes 242 et 244. On retrouve sur cette figure le même type de courbes que dans la figure précédente, c'est-à-dire le paramètre S21 410 correspondant au coefficient de transmission entre les deux antennes et les paramètres S1 1 et S22 ou coefficients de réflexion de chacune des antennes correspondant aux courbes quasi superposées 420.
En référence à la figure 2b on notera ici que la polarisation des diodes 245 et 246 pourra nécessiter de devoir appliquer une polarisation indépendante intermédiaire sur la ligne de neutralisation 230 qui n'agira qu'en DC. Par exemple, cela peut prendre la forme d'un fil vertical conducteur fin 231 connecté au plan de masse du PCB. Aux fréquences transmises, qui s'expriment en GHz, le fil vertical 231 permettant la polarisation DC de la ligne 230 et donc celles des diodes 245 et 246, pourra avantageusement être conçu et dimensionné de telle façon qu'il constitue seul une « bobine d'arrêt » ou « self de choc » pour les signaux RF transmis ou reçus. Il pourra également être combiné avec un composant discret (non représenté) pour constituer une fonction de type bobine d'arrêt pour les signaux RF transmis.
La figure 5 montre les résultats obtenus avec seulement l'activation de la diode 241 et de la ligne de court-circuit 212 correspondante. Le système fonctionne ainsi uniquement aux fréquences de la bande PDC sur la seule antenne dont l'élément rayonnant est 1 10. Cette solution se combine optionnellement en fonction des applications avec le cas de la figure 6 qui suit dans lequel les diodes 244, 245 et 246 sont activées dans leur état passant de manière à activer la seconde ligne de neutralisation 230 et la ligne de court-circuit 222 correspondant à la diode 244, pour permettre le fonctionnement de la seule antenne dont l'élément rayonnant est 120 dans la bande des fréquences GPS dans ce cas, formant ainsi un système multiport (PDC ou GPS). On retrouve sur ces figures les paramètres S déjà décrits.
L'invention permet donc de proposer un système multistandard et multiport qui peut aussi fonctionner en diversité. L'ensemble de ces fonctionnalités est réalisé avec seulement deux antennes compactes proches l'une de l'autre et quelques composants simples à faible coût (diodes PIN) largement utilisées par l'industrie électronique. Cette innovation réduit drastiquement la complexité des systèmes de transmission utilisant traditionnellement plus d'antennes avec des performances réduites en raison du couplage électromagnétique existant entre antennes situées à proximité l'une de l'autre sur un même PCB.
La technique de l'invention peut aisément être étendue à d'autres bandes de fréquences et s'appliquer à de multiples technologies de communication sans-fil. Il est également possible d'ajouter d'autres lignes de court-circuit commutables sur chaque antenne pour travailler sur un plus grand nombre de bandes de fréquences simultanément. Dans ce cas, l'ajout d'une ou plusieurs lignes de neutralisation commutables pourra être nécessaire.
L'exemple de système d'antennes illustré en figure 2a et 2b va maintenant être décrit plus en détail. Chaque antenne présente une forme générale de languette. Chaque languette présente les dimensions suivantes, λ étant la longueur d'onde du signal émis/reçu par l'élément rayonnant :
Une longueur comprise entre h/2 et λ/6 et de préférence de λ/4, De préférence, la longueur se mesure selon la dimension la plus grande de la languette.
Une largeur comprise entre λ/10 et λ/20 et de préférence de λ/20. De préférence, la largeur correspond à la largeur de la languette. Une hauteur comprise entre λ/30 et λ/15 et de préférence comprise entre λ/28 et λ/20. La hauteur correspond à la distance entre le plan dans lequel
s'étend la languette et le plan de masse, typiquement le circuit intégré le circuit imprimé destiné à recevoir les autres composants électroniques. Plus précisément, pour chaque application le signal est compris dans une bande de fréquences et λ correspond à la fréquence centrale de la bande de fréquence.
Plus généralement, la plage des fréquences centrales de fonctionnement du système selon l'invention peut typiquement s'étendre de 700MHz à environ 6 GHz. Le système peut ainsi s'appliquer à tous les standards fonctionnant sur cette bande de fréquence dont notamment les standards suivants : LTE, GSM, DCS, PCS, UMTS, GPS, WiFI, Bluetooth, Zigbee, WLAN, etc.
Parmi toutes les mises en œuvre possibles de l'invention deux sont plus particulièrement illustrées dans les figures qui suivent.
La figure 7 montre l'utilisation possible d'une ou plusieurs lignes de neutralisation supplémentaires 731 et 733 en plus de la ligne 130. Sur cet exemple non limitatif la ligne 130 est fixe, c'est-à-dire qu'elle est toujours activée (toujours connectée aux deux éléments rayonnants). Naturellement, l'invention englobe également les systèmes dans lesquels toutes les lignes sont non fixes, c'est-à-dire activables ou désactivables.
D'une façon générale, toutes les lignes de neutralisation pourront être de formes et de dimensions diverses qui sont adaptées au mieux par l'homme du métier notamment en vue d'obtenir un couplage minimum entre antennes pour les applications considérées de manière similaire à ce qui a été décrit pour les antennes des bandes GPS et PDC dans les figures précédentes. Comme précédemment, les lignes de neutralisation et de court-circuit pourront optionnellement être fixes, ou programmables notamment à l'aide de diodes (non représentées dans cette figure), afin d'obtenir plusieurs modes de fonctionnement à partir d'un même système antennaire selon l'invention.
La figure 8 illustre le cas où les antennes et leurs éléments rayonnants ont été multipliés. Dans l'exemple de la figure 8 ils sont au nombre de quatre : 810, 820, 830 et 840. Ils sont séparés dans ce cas par trois lignes de neutralisation 835, 837 et 839. Pour compléter les quatre antennes PIFA de cet exemple on retrouve, comme précédemment, les lignes d'alimentation des signaux RF : 81 1 , 821 , 831 et 841 , constituant les ports d'entrée du système antennaire, ainsi que les lignes de court- circuit : 812, 822, 832 et 842. Comme ci-dessus, des lignes de court-circuit et de
neutralisation programmables supplémentaires (non représentées) pourront optionnellement également être présentes dans cette structure.
Dans un autre mode de réalisation non illustré, au moins certains des éléments rayonnants sont reliés entre eux par plusieurs lignes de neutralisation.
Au vu de la description qui précède il apparaît clairement que l'invention propose une solution simple, fiable dans le temps et permettant notamment d'offrir les avantages suivants :
- Possibilité d'activer des éléments de personnalisation (lignes de neutralisation et de court-circuit) très dissemblables qui peuvent permettre d'obtenir de grandes variations de comportement RF des antennes (fonctionnement en diversité, multi- port, multi-standard), et ceci même avec deux antennes seulement sur un même plan de masse et dans un encombrement réduit.
- Possibilité de réaliser des sauts en fréquence, même pour des fréquences éloignées, de manière à couvrir de nombreuses applications possiblement très différentes. Les éléments de personnalisation peuvent être nombreux on peut obtenir potentiellement de nombreux modes de fonctionnement RF possiblement très différents.
- Activation simple à l'aide d'une commande binaire (ON/OFF) d'éléments soigneusement précalculés qui ne risquent pas de varier dans le temps en fonction, par exemple, de l'environnement.
- Coût moindre dans la mesure où on peut utiliser directement les signaux binaires venant directement du circuit intégré.
- Compacité améliorée. A performances égales, sans ligne de neutralisation, il faudrait en effet que les éléments soient plus éloignés l'un de l'autre.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s'étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.
En particulier, bien que l'on ait expliqué ci-dessus les avantages liés à l'utilisation d'élément d'activation sous forme de diodes PIN pour sélectivement activer/désactiver les lignes de neutralisation, tous les modes de réalisation précédemment décrits peuvent utiliser des diodes varicap en alternative ou en combinaison avec les diodes PIN.
Par ailleurs, bien que sur les figures les éléments rayonnants soient identiques, l'invention couvre les modes de réalisation dans lesquels les éléments rayonnants d'un même système sont différents.
Claims
1 . Système d'antennes multiple comportant au moins deux éléments rayonnants (1 10, 120), une première ligne de neutralisation (130) de couplage électromagnétique entre les au moins deux éléments rayonnants (1 10, 120), au moins une ligne d'alimentation radio fréquence (RF) (21 1 , 221 ) pour chaque élément rayonnant (1 10, 120),
caractérisé en ce que le système antennaire comprend en outre :
au moins une deuxième ligne de neutralisation (230, 731 , 733) de couplage électromagnétique entre lesdits au moins deux éléments rayonnants (1 10, 120); et,
des éléments d'activation (241 à 246) d'au moins une partie des lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) et,
au moins une première et une deuxième lignes de court-circuit (212, 222) à un plan de masse (100) du système antennaire, par élément rayonnant
(1 10, 120) et comportant des éléments d'activation (241 à 246) d'au moins une partie des lignes de court-circuit (212, 222),
et en ce que les éléments d'activation (241 à 246) sont configurés pour sélectivement activer ou désactiver une partie au moins des lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733), de manière à ce qu'en fonction de leur activation/désactivation, les lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) assurent une neutralisation maximale du couplage électromagnétique des éléments rayonnants (1 10, 120) pour une pluralité de fréquences.
2. Système selon la revendication précédente dans lequel les lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) sont exemptes d'élément discret.
3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel lesdits éléments d'activation (241 à 246) sont configurés de manière à permettre l'activation simultanée d'au moins la première ligne de neutralisation (130) et la deuxième ligne de neutralisation (230, 731 , 733).
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins une ligne de neutralisation (130, 230, 731 , 733) est constituée d'une languette ou d'une ligne micro-ruban.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel toutes les lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) sont constituées d'une languette ou d'une ligne micro-ruban.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) sont configurées de manière à ce qu'en fonction de leur activation/désactivation elles assurent une neutralisation maximale du couplage électromagnétique des éléments rayonnants (1 10, 120) pour une pluralité de fréquences distinctes et séparées les unes des unes des autres d'au moins un facteur 1 .1 et de préférence d'au moins un facteur 2.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les éléments d'activation (241 à 246) sont configurés pour indépendamment activer ou désactiver les lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) et de court-circuit (212, 222) au plan de masse.
8. Système selon la revendication précédente dans lequel les éléments d'activation (241 à 246) sont des éléments d'activation binaires.
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel chacune des lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) présente une géométrie, en particulier une longueur, une largeur, une forme et une épaisseur, conformée pour assurer une neutralisation du couplage électromagnétique des éléments rayonnants (1 10, 120) pour au moins une fréquence.
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins deux lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) reliant les deux mêmes éléments rayonnants (1 10, 120) présentent des longueurs et/ou des formes différentes.
1 1 . Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les éléments d'activation (241 à 246) sont des éléments d'activation binaires.
12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les éléments d'activation (245, 246), sont configurés pour sélectivement activer ou désactiver chacune des lignes de neutralisation.
13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins l'un des éléments d'activation (245, 246) est une diode PIN.
14. Système selon la revendication précédente dans lequel tous les éléments d'activation (245, 246) sont des diodes PIN.
15. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins les éléments d'activation (245, 246) d'au moins une partie des lignes de neutralisation (130, 230, 731 , 733) sont des diodes PIN polarisées à l'aide d'un signal continu (DC) superposé aux signaux RF véhiculé par le système pour sélectivement, soit rendre conductrice la diode PIN et permettre que l'élément rayonnant (1 10, 120) auquel elle est attachée devienne actif, soit rendre non conductrice la diode PIN de telle sorte que l'élément rayonnant (1 10, 120) auquel elle est attachée devienne inactif.
16. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant deux éléments rayonnants (1 10, 120) et comprenant deux lignes de neutralisation (130, 230) reliant entre eux lesdits deux éléments rayonnants (1 10, 120).
17. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 comprenant au moins deux éléments rayonnants (1 10, 120) et comprenant au moins trois lignes de neutralisation (130, 731 , 733) reliant entre eux lesdits deux éléments rayonnants (1 10, 120).
18. Système selon l'une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel au moins l'une (130) des deux lignes de neutralisation (130, 230) est activée en permanence.
19. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les lignes de neutralisation (130, 731 , 733) sont suspendues entre les éléments rayonnants (1 10, 120) et à distance du plan de masse (100).
20. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 comprenant un empilement de couches superposées sans espace vide intermédiaire et dont une couche forme le plan de masse et dont une autre couche comprend les lignes de neutralisation et les éléments rayonnants.
21 . Système selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins trois éléments rayonnants (810, 820, 830, 840) et une pluralité de lignes de neutralisation (835, 837, 839) reliant entre eux les éléments rayonnants (810, 820, 830, 840).
22. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins certains et de préférence tous les éléments rayonnants (1 10, 20, 810, 820, 830, 840) présentent chacun une forme générale de languette et présentent les dimensions suivantes :
- une longueur comprise entre h/2 et λ/6 et de préférence de λ/4,
une largeur comprise entre λ/10 et λ/20 et de préférence de λ/20, une hauteur comprise entre λ/30 et λ/15 et de préférence comprise entre λ/28 et λ/20 ;
λ étant la longueur d'onde du signal que l'élément rayonnant (1 10, 20, 810, 820, 830, 840) est destiné à recevoir/émettre.
23. Appareil de télécommunication comprenant un système d'antennes multiple selon l'une quelconque des revendications précédentes et comprenant un récepteur et/ou un émetteur couplé audit système d'antennes multiple.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP15723030.1A EP3146593B1 (fr) | 2014-05-19 | 2015-05-19 | Système d'antennes pour réduire le couplage électromagnétique entre antennes |
US15/312,352 US10347984B2 (en) | 2014-05-19 | 2015-05-19 | Antenna system for reducing the electromagnetic coupling between antennas |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1454478A FR3021164B1 (fr) | 2014-05-19 | 2014-05-19 | Systeme d'antennes pour reduire le couplage electromagnetique entre antennes |
FR1454478 | 2014-05-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2015177170A1 true WO2015177170A1 (fr) | 2015-11-26 |
Family
ID=51570538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2015/061025 WO2015177170A1 (fr) | 2014-05-19 | 2015-05-19 | Système d'antennes pour réduire le couplage électromagnétique entre antennes |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10347984B2 (fr) |
EP (1) | EP3146593B1 (fr) |
FR (1) | FR3021164B1 (fr) |
WO (1) | WO2015177170A1 (fr) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107394399A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-11-24 | 深圳市景程信息科技有限公司 | 频率可重构的双频缝隙mimo天线 |
TWM566918U (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-11 | 明泰科技股份有限公司 | Antenna architecture with low trace path |
JP6678723B1 (ja) * | 2018-10-31 | 2020-04-08 | 京セラ株式会社 | アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 |
JP6678722B1 (ja) * | 2018-10-31 | 2020-04-08 | 京セラ株式会社 | アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 |
JP6678721B1 (ja) | 2018-10-31 | 2020-04-08 | 京セラ株式会社 | アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 |
CN112072303B (zh) * | 2019-06-11 | 2021-07-06 | 苏州速感智能科技有限公司 | 一种解耦网络、安装解耦网络的方法和装置 |
JP7072725B2 (ja) * | 2019-06-25 | 2022-05-20 | 京セラ株式会社 | アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 |
JP7239513B2 (ja) * | 2020-03-16 | 2023-03-14 | 京セラ株式会社 | アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 |
JP7239514B2 (ja) * | 2020-03-16 | 2023-03-14 | 京セラ株式会社 | アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 |
JP7242598B2 (ja) * | 2020-03-16 | 2023-03-20 | 京セラ株式会社 | アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0847101A2 (fr) * | 1996-12-06 | 1998-06-10 | Raytheon E-Systems Inc. | Neutralisation de couplage d'antennes mutuel |
US20080258991A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Skycross, Inc. | Multimode Antenna Structure |
US20100304688A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Infineon Technologies Ag | Minimizing Mutual Couping |
US20110237207A1 (en) * | 2010-03-23 | 2011-09-29 | Rf Micro Devices, Inc. | Adaptive antenna neutralization network |
US20140078018A1 (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Acer Incorporated | Communication device and antenna system with high isolation |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2349982B (en) * | 1999-05-11 | 2004-01-07 | Nokia Mobile Phones Ltd | Antenna |
JP2001057529A (ja) | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | 無線装置 |
JP2011035505A (ja) | 2009-07-30 | 2011-02-17 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | アンテナ装置、放送受信装置および複合無線装置 |
KR101638798B1 (ko) | 2010-01-21 | 2016-07-13 | 삼성전자주식회사 | 무선통신 시스템에서 다중 안테나 장치 |
US8780002B2 (en) | 2010-07-15 | 2014-07-15 | Sony Corporation | Multiple-input multiple-output (MIMO) multi-band antennas with a conductive neutralization line for signal decoupling |
FR2968845B1 (fr) | 2010-12-14 | 2013-01-11 | Centre Nat Rech Scient | Systeme d'antenne en diversite |
-
2014
- 2014-05-19 FR FR1454478A patent/FR3021164B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-05-19 US US15/312,352 patent/US10347984B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-05-19 WO PCT/EP2015/061025 patent/WO2015177170A1/fr active Application Filing
- 2015-05-19 EP EP15723030.1A patent/EP3146593B1/fr active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0847101A2 (fr) * | 1996-12-06 | 1998-06-10 | Raytheon E-Systems Inc. | Neutralisation de couplage d'antennes mutuel |
US20080258991A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Skycross, Inc. | Multimode Antenna Structure |
US20100304688A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Infineon Technologies Ag | Minimizing Mutual Couping |
US20110237207A1 (en) * | 2010-03-23 | 2011-09-29 | Rf Micro Devices, Inc. | Adaptive antenna neutralization network |
US20140078018A1 (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Acer Incorporated | Communication device and antenna system with high isolation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3021164B1 (fr) | 2018-05-11 |
EP3146593B1 (fr) | 2020-09-09 |
US20170084990A1 (en) | 2017-03-23 |
US10347984B2 (en) | 2019-07-09 |
FR3021164A1 (fr) | 2015-11-20 |
EP3146593A1 (fr) | 2017-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3146593B1 (fr) | Système d'antennes pour réduire le couplage électromagnétique entre antennes | |
EP2047558B1 (fr) | Antenne isotrope et capteur de mesure associe | |
FR3070224A1 (fr) | Antenne plaquee presentant deux modes de rayonnement differents a deux frequences de travail distinctes, dispositif utilisant une telle antenne | |
EP0890226B1 (fr) | Station radio a antennes a polarisation circulaire | |
WO2002069446A1 (fr) | Dispositif de reception et/ou d'emission de signaux electromagnetiques utilisable dans le domaine des transmissions sans fil | |
WO2008065311A2 (fr) | Antenne multi secteurs | |
FR2984603A1 (fr) | Circuit integre comprenant un transformateur integre de type "balun" a plusieurs voies d'entree et de sortie. | |
FR2826209A1 (fr) | Dispositif pour la reception et/ou l'emission de signaux electromagnetiques a diversite de rayonnement | |
EP1466384B1 (fr) | Dispositif pour la reception et/ou l emission d ondes e lectromagnetiques a diversite de rayonnement | |
EP2059973B1 (fr) | Système multi-antenne à diversité de polarisation | |
FR2923658A1 (fr) | Systeme de deux antennes isolees a une frequence de travail | |
EP1649547B1 (fr) | Antenne planaire a fente a diversite de reception | |
FR2831734A1 (fr) | Dispositif pour la reception et/ou l'emission de signaux electromagnetiques a diversite de rayonnement | |
EP3942649B1 (fr) | Antenne directive compacte, dispositif comportant une telle antenne | |
FR3013909A1 (fr) | Cornet, antennaire elementaire, structure antennaire et procede de telecommunication associes | |
Pal et al. | A Compact Tri‐Band Penta‐Polarization Reconfigurable Planar Antenna for Interference Management in 5G Ultra‐Dense Network Environment | |
EP3641058B1 (fr) | Antenne multibandes commutée et dispositif radiofréquence comprenant une telle antenne | |
WO2008059161A1 (fr) | Antenne agile en polarisation et frequence | |
EP1548877B1 (fr) | Antenne à surface(s) rayonnante(s) plane(s) multibande et téléphone portable comportant une telle antenne | |
EP4167378A1 (fr) | Dispositif d'antennes radiofrequences isolees | |
FR3111480A1 (fr) | Antenne multimode, multiport et multistandard pour système de communication adaptable | |
FR2958805A1 (fr) | Antenne planaire compacte | |
Hussain | Recongurable MIMO Antenna System with Direction Finding Capability for Cognitive Radio Platforms | |
FR2831733A1 (fr) | Dispositif pour la reception et/ou l'emission de signaux electromagnetiques a diversite de rayonnement | |
FR2834836A1 (fr) | Dispositif pour la reception et/ou l'emission d'ondes electromagnetiques a diversite de rayonnement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15723030 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 15312352 Country of ref document: US |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2015723030 Country of ref document: EP |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2015723030 Country of ref document: EP |