ANTENNE HELICE IMPRIMEE MULTIBANDE A FENTE

Description

1. Domaine de l'invention

[0001] Le domaine de l'invention est celui des antennes à large bande passante disposant d'une bonne polarisation circulaire gauche et/ou droite dans la bande utile. Plus précisément, l'invention concerne les antennes hélicoïdales de ce type destinées notamment et de façon non limitative à équiper différents types de systèmes de positionnement et/ou de communications terrestres et/ou satellitaires nécessitant l'emploi de bandes de fréquences distinctes et donc, l'emploi d'antenne multibandes permettant de couvrir l'ensemble de ces différents systèmes et/ou standards de communication.

[0002] En effet, durant ces dernières années, les systèmes de communications terrestres ou satellites sont devenus un enjeu économique et stratégique d'une importance considérable pour les grands groupes industriels. Dans ce sens, un engouement très important pour les systèmes de positionnement par satellite est apparu, donnant naissance à de nombreuses applications civiles actuelles et futures, notamment et de façon non limitative, dans des domaines aussi variés que la navigation (aérienne, maritime, terrestre), la géodésie, la géophysique, la cartographie, la topographie, l'océanographie, le transfert de temps et la synchronisation, la météorologie, l'ingénierie, l'agriculture, l'espace et les loisirs, par exemple.

[0003] De façon plus précise, l'antenne selon l'invention trouve notamment des applications dans le cadre des communications mobiles par satellite entre des utilisateurs fixes et/ou des mobiles de tout type, par exemple aéronautiques, maritimes ou terrestres, ou encore dans les domaines de la diffusion de services et/ou du positionnement par satellite. Dans ces différents domaines, plusieurs systèmes de communication par satellite sont mis en oeuvre, ou sont actuellement en cours de développement (par exemple les systèmes INMARSAT,...). En outre, parmi les systèmes de positionnement par satellite, les trois suivants sont actuellement considérés comme les principaux à être utilisés: GPS (pour « Global Positioning System » en anglais, ou « Système de positionnement global » en français) qui correspond au système de positionnent satellite américain initialement développée pour le domaine militaire, le système russe GLONASS, et le système européen GALILEO qui sera rendu opérationnel dès 2008.

[0004] Pour tous ces différents systèmes, l'incidence des signaux reçus ou émis impose l'utilisation d'antennes ayant un diagramme de rayonnement quasi-hémisphérique avec une bonne polarisation circulaire (gauche ou droite) dans la ou les bandes passantes utilisées.
Cette contrainte est d'autant plus forte que les différents systèmes de positionnement et/ou de communication nécessitent en outre l'emploi de bandes de fréquences distinctes et donc l'utilisation d'antennes qui soient également multibandes et donc adaptatives à la couverture de ces différents systèmes.

2. L'art antérieur

[0005] Les antennes hélices quadrifilaires imprimées (HQI) connues de l'art antérieur possèdent des caractéristiques très proches de celles évoquées ci-dessus.
Ces antennes sont formées de quatre brins rayonnant pouvant être réalisés ou non en technologie imprimée. Lorsqu'ils sont réalisés dans une telle technologie imprimée, les brins sont imprimés sur un substrat diélectrique de faible épaisseur (figure 1) et enroulés ensuite sur un support cylindrique transparent du point de vue radioélectrique, comme illustré sur la figure 2.

[0006] Dans une telle configuration, l'antenne utilisée nécessite un circuit d'alimentation qui puisse assurer l'excitation des différents brins imprimés au moyen de signaux de même amplitude et qui soient en quadrature de phase. Une telle fonction peut être réalisée à partir de structure de coupleurs 3dB-90° et d'un anneau hybride. Cet ensemble peut être réalisé en circuit imprimé et peut être positionné à la base des antennes. On obtient alors une alimentation simple mais encombrante, ce qui va à l'encontre des objectif de miniaturisation tant des systèmes de positionnement par satellite que des systèmes de communication mobile. En effet, pour pouvoir installer ce type d'antenne dans un terminal portable, il est impératif d'une part que celle-ci soit de petite dimensions (poids, volume, etc.), et d'autre part qu'elle ait un coût le plus faible possible.

[0007] Plusieurs approches visant à réduire les dimensions de l'antenne et de son système d'alimentation ont été proposées. On peut notamment citer, à titres d'exemples, les solutions présentées dans les brevets FR-96 03698 et FR-00 11830, au nom du titulaire de la présente demande, et dans l'article de B. Desplanches, A. Sharaiha, C. Terret dans l'article « Parametrical study of printed quadrifilar helical antennas with central dielectric rods » (Microwave and Opt. Technol. Letters, Vol. 20, N° 4, February 20, 1999).

[0008] Ces antennes présentent également un intérêt dans le déploiement des systèmes de communications personnelles (PCS) par satellites géostationnaires.

[0009] Ces systèmes ont pour but de fournir aux utilisateurs terrestres des nouveaux services de communications (multimédia, téléphonie) via les satellites. A l'aide de satellites géostationnaires ou défilants, ils permettent d'obtenir une couverture terrestre globale. Ils doivent être similaires aux systèmes cellulaires terrestres en termes de coût, de performance et de taille. Ainsi, l'antenne située sur le terminal de l'utilisateur est un élément clé du point de vue de la réduction de la taille.

[0010] De tels systèmes sont notamment décrits dans les documents d'Howard Feldman, D.V. Ramana : « An introduction to Inmarsat's new mobile multimedia service », Sixth International Mobile Satellite Conference, Ottawa, June1999, et de J.V. Evans : « Satellite systems for personnal communications », IEEE A-P Magazine, Vol. 39, n° 3, June 1997.

[0011] Pour tous ces systèmes, qui prévoient des liaisons avec des satellites géostationnaires, les incidences très différentes des signaux reçus ou émis imposent aux antennes de posséder un diagramme de rayonnement à couverture hémisphérique ou quasi-hémisphérique. De plus la polarisation doit être circulaire (gauche ou droite) avec un rapport inférieur à 5 dB dans la bande utile, tout en offrant une bonne performance sur plusieurs bandes pouvant être sélectionnées sur une octave, de façon que l'antenne selon l'invention puisse répondre indifféremment à plusieurs standards de communications mobiles, GSM, GPRS, UMTS par exemple.

[0012] Plus généralement, l'invention peut trouver des applications dans tous les systèmes nécessitant l'emploi de plusieurs bandes et l'obtention d'une polarisation circulaire. On connaît déjà, par le brevet FR-89 14952 au nom du même déposant que la présente demande, un type d'antenne particulièrement adapté à de telles applications.

[0013] Cette antenne, appelée antenne hélice quadrifilaire imprimée (HQI), possède des caractéristiques proches des critères énoncés, dans une bande de fréquence limitée en général à 6 ou à 8 % pour un ROS inférieur à deux. Un fonctionnement plus large bande ou bi-bandes peut être obtenu en utilisant des antennes HQI bi-couches. Ces antennes sont formées par l'« emboîtement » concentriques de deux hélices quadrifilaires résonnantes coaxiales, couplées électromagnétiquement. L'ensemble fonctionne comme deux circuits résonnants couplés, dont le couplage écarte les fréquences de résonances. On obtient ainsi une antenne hélice quadrifilaire résonnante bi-couches, selon la technique décrite dans FR - 89 14952.

[0014] Cette technique présente l'avantage de nécessiter un seul système d'alimentation, et de permettre un fonctionnement double bande et large bande, jusqu'à 15%.

[0015] En revanche, elle présente l'inconvénient de nécessiter la réalisation de deux circuits imprimés et imbriqués.

[0016] Un fonctionnement plus large bande a donc été rendu possible au moyen d'une antenne quadrifilaire à brins de largeur variable. Une antenne quadrifilaire est ainsi formée de quatre brins rayonnants. Un exemple de réalisation est décrit en détail dans le document "Analysis of quadrifilar resonant helical antenna for mobile communications" (analyse de l'antenne hélice quadrifilaire résonnante pour les communications avec les mobiles), par A. Sharaiha et C. Terret (IEE - Proceedings H, vol. 140, n° 4, août 1993).

[0017] Selon ce mode de réalisation, les brins rayonnants sont imprimés sur un substrat diélectrique de faible épaisseur, puis enroulés sur un support cylindrique transparent du point de vue radioélectrique. Les quatre brins de l'hélice sont ouverts ou court-circuités à une extrémité et connectés électriquement à l'autre extrémité. Un fonctionnement plus large bande est alors obtenu en faisant varier la largeur des brins le long de l'hélice de façon régulière ou non, ce qui permet d'obtenir en conséquence une antenne hélice quadrifilaire résonante à largeur variable, large bande, pouvant atteindre 14%, selon la technique décrite dans le brevet FR - 00 11843 intitulé « antenne hélice à brins de largeur variable ».

[0018] Un autre fonctionnement très large bande peut également être obtenu au moyen d'une antenne hélicoïdale large bande en repliant chacun des brins de l'hélice en son extrémité haute et jusqu'à la masse de l'antenne. Selon la technique décrite dans le document de demande de brevet PCT/FR03/02774 des mêmes inventeurs, intitulé « antenne hélicoïdale large bande », une antenne hélice quadrifilaire repliée permet d'atteindre une bande passante de 30%.

[0019] Toutes les techniques précitées de l'art antérieur, outre le fait qu'elles impose l'utilisation d'une alimentation encore relativement encombrante, permettent en outre de jouer sur la largeur de la bande passante pour la rendre plus ou moins large. Elles n'autorisent cependant en aucun cas l'antenne à traiter des bandes de fréquences distinctes lui permettant de s'adapter à tout type de système de positionnement et/ou de communication mobile. Elles imposent en outre la mise en oeuvre d'une implémentation difficile.

3. Objectifs de l'invention

[0020] L'invention a notamment pour objectif de pallier ces divers inconvénients de l'état de la technique.

[0021] Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une antenne hélicoïdale quadrifilaire à polarisation circulaire présentant de bonnes performances sur plusieurs bandes de fréquences distinctes pouvant être sélectionnées sur une octave et pouvant couvrir les bande d'émission et de réception d'un ensemble de systèmes de communication et/ou de positionnement distincts, de façon à répondre et/ou à s'adapter à plusieurs standards de systèmes de communication et/ou de positionnement.

[0022] Notamment, un objectif de l'invention est de fournir une telle antenne hélicoïdale qui soit résonnante dans une large plage fréquentielle sur au moins deux bandes distinctes, avec des diagrammes de rayonnement qui demeurent constants.

[0023] Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle antenne dont les dimensions, les performances et le coût de revient sont adaptés (donc au moins similaires) aux terminaux portables de systèmes cellulaires terrestres.

[0024] Un objectif supplémentaire de l'invention est de fournir une telle antenne utilisant un système d'alimentation peu encombrant et non nécessairement disposé à la base de l'antenne.

[0025] Un autre objectif de l'invention est de fournir des caractéristiques proches ou meilleures que celles des antennes à double hélice (plus complexes à réaliser) avec une hélice unique.

4. Caractéristiques principales de l'invention

[0026] Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'une antenne hélicoïdale selon la revendication 1.

[0027] Un avantage supplémentaire selon l'invention concerne la possibilité de pouvoir placer la fente sur les brins conducteurs, de préférence à l'endroit où le courant est maximum, ce qui supprime les contraintes de positionnement de la source d'alimentation électrique à la base de l'antenne comme imposé par les systèmes connus de l'art antérieur.

[0028] De façon préférentielle, les sous-brins adjacents à une fente ont des hauteurs respectivement différentes, de façon à permettre la résonance de l'antenne dans au moins deux bandes de fréquences distinctes.

[0029] Préférentiellement, l'antenne hélicoïdale selon l'invention les sous-brins adjacents à une fente sont repliées sur une hauteur prédéterminée vers le côté opposé à la fente. Cette variante de réalisation de l'invention permet notamment de pouvoir proposer des antennes de hauteur réduite, en cohérence avec les contraintes actuelles de design et de miniaturisation des terminaux mobiles qu'elles doivent équiper et ceci, sans palier à la qualité d'émission et/ou de réception dans les différentes bandes de fréquences ciblées.

[0030] Avantageusement, au moins une des hélices est une hélice quadrifilaire, comprenant quatre brins conducteurs.

[0031] De façon avantageuse, les brins conducteurs sont imprimés sur un substrat diélectrique souple. Cette technique, connue en soi, permet en effet une mise en oeuvre simple et efficace de l'invention.

[0032] Préférentiellement, les brins conducteurs sont espacés sur le substrat par des intervalles de largeur prédéterminée.

[0033] Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, les dimensions des brins conducteurs sont déterminées de façon à fournir un spectre de bandes passantes relativement large, de façon à pouvoir bénéficier de la fonction multibande dans une bande de largeur supérieure à 8 % pour un ROS inférieur à 2.

[0034] De façon également préférentielle, les fentes sont placées entre l'extrémité haute et une position où le courant est le plus élevé sur chacun des brins conducteurs. En effet, il est important que la fente ne soit pas placée dans une zone de l'antenne où le courant qui circule est pratiquement nul. Au contraire, placer la fente dans une zone où le courant est maximum favorisera la résonance de l'antenne.

[0035] Préférentiellement, le nombre des fentes séparant chacun des brins conducteurs est déterminé en fonction du nombre de plages de fréquences distinctes dans lesquelles l'antenne doit pouvoir fonctionner, de façon à fournir un fonctionnement multibande.

[0036] L'antenne ainsi obtenue présente une largeur de bande plus grande (dans une ou plusieurs sous-bandes) que l'antenne classique, à brins de largeur constante, dite par la suite antenne de référence, sans augmentation de la complexité de fabrication ni du coût de revient.

5. Liste des figures

[0037] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

• Les figures 1.a et 1.b illustrent le principe d'une antenne quadrifilaire imprimée (HQI) respectivement dans une position antenne hélice développée et antenne hélice enroulée sur un support cylindrique;
• les figures 2.a et 2.b illustrent un exemple d'antenne HQI bi-bandes à fentes respectivement dans une position développée et enroulée;
• la figure 3 donne une description du courant classique d'une antenne HQI de longueur d'onde voisine de (3λ/4) ;
• la figure 4 illustre une antenne HQI tri-bandes à fentes, dans sa configuration antenne enroulée / antenne développée;
• la figure 5 présente une comparaison de l'évolution de la courbe de coefficient de réflexion en dB entre une antenne HQI classique connue de l'art antérieur et une antenne HQI bi-bandes à fentes;
• les figures 6 et 7 présentent les diagrammes de rayonnement dans le cadre d'une antenne bi-bandes à fentes, en polarisation circulaire, à de fréquences différentes ;
• la figure 8 donne une illustration pour une antenne tri-bandes à fentes de l'évolution de la courbe de coefficient de réflexion en fonction de la fréquence, comparativement à une antenne HQI conventionnelle;
• la figure 9 présente les diagrammes de rayonnement d'une antenne tri-bandes à fentes en polarisation circulaire obtenus relativement à trois fréquences de résonance de antenne;
• la figure 10 propose enfin une illustration pour une antenne quadribande-bandes à fentes de l'évolution de la courbe de réflexion en fonction de la fréquence, comparativement à une antenne HQI conventionnelle.
• La figure 11 donne un exemple d'antenne bi-bandes dont les sous-brins séparés de fentes sont repliés partiellement le long du brin principal.
• La figure 12 donne un exemple d'antenne bi-bandes dont les sous-brins séparés de fentes sont repliés sur la presque totalité de leur longueur le long du brin principal.

[0038] Plus précisément, les figures 1.a et 1.b présentent une antenne hélice quadrilifaire classique, telle que déjà discutée en préambule, laquelle comprend quatre brins 10₁ à 10₄ de longueur 12 et de largeur d (figure 1.a). Ces brins rayonnants sont imprimés sur un substrat diélectrique 11 de faible épaisseur enroulé ensuite sur un support cylindrique 12 transparent du point de vue radioélectrique (figure 1.b), de rayon r, de circonférence c et de longueur axiale 11, et description du courant classique d'une antenne HQI de longueur voisine de α (alpha) étant l'angle d'enroulement ou d'élévation de l'antenne.

[0039] Classiquement, l'antenne nécessite un circuit d'alimentation qui assure l'excitation des différents brins par des signaux de même amplitude et en quadrature de phase. Cette fonction peut être obtenue à partir de structures de coupleurs 3dB - 90° et d'un anneau hybride, réalisée en circuit imprimé et placé à la base des antennes. On obtient ainsi une alimentation simple mais encombrante.

[0040] Pour pouvoir installer ce type d'antennes dans un terminal mobile, il est impératif que l'antenne soit de petites dimensions (poids, volume, ...) et de plus, qu'elle ait un coût le plus faible possible, en cohérence avec les contraintes des marchés correspondants. La bande passante de ce type d'antenne est en général de l'ordre de 6 % à 8 % pour un ROS inférieur à deux. A titre d'exemple, la configuration d'antenne présentant sur les figures 11 et 12 permet de réduire au maximum la hauteur des antennes à développer et à intégrer dans les terminaux mobiles de nouvelle génération. En effet, dans une telle configuration géométrique de l'antenne, les sous brins sont repliés sur une hauteur prédéterminée qui peut être plus ou moins importante. Cette astuce offre pour autre avantage de ne pas altérer la qualité de réception et/ou d'émission de l'antenne dans les bandes de fréquences ciblées. Elle est en outre simple et peu coûteuse à mettre en oeuvre à grande échelle en termes de fabrication des antennes selon l'invention.

[0041] Comme mentionné précédemment, l'invention a notamment pour objectif une antenne hélice quadrifilaire à polarisation circulaire avec une bonne performance sur plusieurs bande qu'on peut sélectionner sur une octave. Cette antenne pourra notamment répondre à une multitude de standards du domaine des systèmes de positionnement et/ou de communications mobiles.

[0042] Ainsi et comme illustré sur les figures 2.a et 2.b, une antenne HQI multibandes se compose donc de 4 brins conducteurs (20₁ à 20₄) imprimés sur un substrat diélectrique souple 21, régulièrement espacés, de largeur Wa. Une ou plusieurs fentes 22 sont placées de l'extrémité haute jusqu'au maximum de courant 23 de chaque brin (20₁ à 20₄), de largeurs fixes ou variables. Chaque brin séparé par la ou les fentes 22 donnent lieu à deux ou plusieurs sous-brins 24, de largeurs fixes ou variables et de hauteurs différentes permettant ainsi la résonance à plusieurs fréquences. La hauteur 23 de la fente 22 doit obligatoirement être placées à un ventre de courant 30 pour permettre un fonctionnement multibandes, comme illustré sur la figure 3. L'antenne est ensuite enroulée autour d'un support transparent pour obtenir l'antenne dans son état de fonctionnement. Les figures 2 et 3 représentent un exemple d'antenne HQI avec une fente 22 correspondant à un fonctionnement bi-bandes. Plus précisément, la figure 3 donne description du courant classique d'une antenne HQI de longueur d'onde voisine de (3λ/4). A titre d'exemple, pour une fréquence de résonance donnée, toute l'antenne peut rayonner sur un seul sous-brin.

[0043] La figure 4 représente la géométrie de l'antenne selon l'invention pour un fonctionnement multibande, dans le cas présent, pour un fonctionnement tri-bandes.

[0044] Il est important de souligner qu'il n'existe pas forcément de correspondance directe entre le nombre des fentes 22 découpées sur les brins imprimés et le nombre des bandes de fréquences souhaitées. Tout dépend en effet du couplage réalisé au niveau de l'antenne.

[0045] Les figures 5 à 10 donnent des exemples de fonctionnement multi-bandes de l'antenne selon l'invention.

[0046] Par exemple, les figures 5 à 9 présentent un exemple de fonctionnement bi-bandes d'une antenne selon l'invention, pour une antenne conçue suivant un mode de réalisation préférée et possédant une longueur des brins 0.83λ₀, diamètre 0.18λ₀.

[0047] Ainsi, la figure 5 présente une comparaison entre l'évolution du coefficient de réflexion mesuré à l'entrée d'un des quatre brins conducteurs (20₁ à 20₄, figure 2) en fonction de la fréquence, les autres brins étant chargés sous 50Ω, pour une antenne bi-bandes à fentes selon l'invention (trait plein 51) et pour une antenne HQI classique selon les techniques connues de l'art antérieur (trait pointillé 52).

[0048] De façon complémentaire, la figure 6 donne une illustration du diagramme de rayonnement de l'antenne bi-bandes de la figure 2 et 3 en polarisation circulaire, pour une fréquence de F1=1.3GHz et la figure 7 la même illustration lorsque la fréquence est augmentée à F2=1.45GHz. On constate alors, pour des fréquences centrales égales à 1.3Ghz et 1.45GHz, une adaptation de l'antenne HQI inférieure à -10dB sur deux bandes passantes (53, 54) qui atteignent 5% chacune, alors qu'avec les antennes HQI selon l'art antérieur il n'était possible d'obtenir qu'une seule adaptation de l'antenne HQI inférieure à -20dB sur une seule bande passante 55, pour une fréquence centrale de 1.3GHz.

[0049] Ainsi, de façon très avantageuse, l'antenne HQI selon l'invention permet d'obtenir des diagrammes de rayonnement qui sont équivalents dans les deux bandes passantes (53 et 54) aux diagrammes obtenus pour une antenne classique avec une large ouverture et une bonne réjection de la polarisation inverse dans l'ouverture. Cette nouvelle approche selon l'invention permet donc de façon avantageuse d'étendre les possibilités d'utilisation de telles antennes et d'adapter les systèmes de communication qu'elles équipent à plusieurs types de standards de communication, ce qui va à l'encontre des préjugés de l'homme du métier.

[0050] Dans une variante du mode de réalisation précité de l'invention, la figure 8 présente un fonctionnement tri-bandes d'une antenne selon l'invention et bénéficiant des mêmes paramètres géométriques que dans le mode de réalisation bi-bandes précité, les brins ayant toujours une longueur de 0.83λ₀ et un diamètre de 0.18λ₀. Ainsi, on constate pour les trois fréquences de résonance considérées F1=1.22GHz, F2=1.48GHz et F3= 1.68GHz, une adaptation de l'antenne HQI inférieure à -10dB sur trois bandes (81, 82, 83). Les diagrammes de rayonnement sont équivalents dans les bandes passantes aux diagrammes obtenus pour une antenne classique avec toujours une large ouverture et une bonne qualité de polarisation, comme illustré sur la figure 9 pour les valeurs de fréquences F1, F2 et F3 de la figure 8. On constate alors pour ces valeurs de fréquences de résonance : des diagrammes de rayonnement de l'antenne tri-bandes à fentes qui sont en polarisation circulaire, en polarisation croisée (91) et en polarisation principale (92).

[0051] De façon similaire, la figure 10 donne un autre exemple d'adaptation de l'antenne HQI selon l'invention inférieure à -10dB sur quatre bandes (101, 102, 103 et 104) pour quatre fréquences de résonance considérées F1=1.22GHz, F2=1.48GHz, F3= 1.68GHz et F4=1.81GHz, tout en conservant de bonne performances en termes de valeurs de polarisation au niveau des diagrammes de résonances à ces différentes fréquences.

[0052] Dans ces différents modes de réalisation de l'invention, il est important de constater que l'antenne hélice quadrifilaire imprimée multibandes à fentes permet d'obtenir dans une large plage fréquentielle un fonctionnant dans deux ou plusieurs bandes passantes avec des diagrammes de rayonnement qui demeurent constants, ce qui autorise en conséquence une adaptabilité nouvelle des systèmes de communication visés par l'invention à plusieurs standards, contrairement aux solutions techniques existantes de l'art antérieur.

[0053] Bien évidemment, d'autres variantes de l'invention peuvent être envisagées, comme illustrée sur les figures 11 et 12 qui donnent des exemples de configuration géométriques des sous-brins de l'antenne. Les variantes de l'antenne envisagées dans les figures 11 et 12 ont pour principal objectif de permettre une réduction sensible de la hauteur de l'antenne. Cette réduction de hauteur est permise en repliant les sous-brins (110) le long du brins principal (112), soit partiellement comme illustré sur la figure 13, soit sur la presque totalité de sa longueur, comme illustré sur la figure 14. Bien évidemment, dans ces deux dernières configuration, il est nécessaire de conserver une hauteur de fente (113) suffisante pour pouvoir conserver une bonne qualité de réception et/ou d'émission de l'antenne.

[0054] On décrit maintenant en détail un mode de réalisation particulier de l'invention. Bien entendu, il ne s'agit que d'un simple exemple concernant une antenne à double bande, et de nombreuses variantes et adaptations sont possibles, en fonction des besoins et des applications.

[0055] Ainsi, l'antenne double bande citée à titre d'exemple détaillé de mise en oeuvre présente les caractéristiques suivantes :

• Longueur du premier brin: 166 mm;
• Longueur du deuxième brin: 156 mm;
• Rayon de l'antenne : 18 mm;
• Angle d'enroulement ou d'élévation: 50°;
• Largeurs des brins: 16 mm;
• Profondeur de la fente: 36 mm;
• Largeur de la fente: 8 mm;
• Permittivité du substrat sur lequel sont reportés les brins: 2.2;
• Épaisseur du substrat sur lequel sont reportés les brins: 0.127 mm.

[0056] La technique de l'invention donne donc une augmentation non négligeable du nombre de plages de bande passante rendue accessible. On obtient ainsi une antenne hélice quadrifilaire imprimée fonctionnant dans plusieurs bandes passantes. En jouant également sur la variation de la largeur des brins, il devient également possible d'augmenter la largeur des bandes passantes de l'antenne sans réduction des longueurs de brins.

[0057] De nombreuses variantes de ce mode de réalisation sont envisageables. En particulier, il convient de rappeler que la variation de la largeur des brins et/ou des sous-brins, et/ou des fentes peut être régulière suivant une loi linéaire, exponentielle, double exponentielle, en escalier...ou non régulière.

[0058] Par ailleurs, il est à noter que l'invention peut s'appliquer à tout type d'antenne en hélice, et non uniquement aux antennes quadrilifaires.

[0059] On peut également envisager que les brins, et/ou les sous-brins, et/ou les fentes ne présentent pas tous des dimensions identiques.

[0060] Selon le mode de réalisation décrit, l'antenne est imprimée à plat, ensuite enroulée sur un support pour former l'antenne. Selon un autre mode de réalisation encore plus rapide, le substrat destiné à recevoir les éléments imprimés peut être réalisé directement dans sa forme cylindrique définitive. Dans ce cas, l'impression des brins est effectuée directement sur le cylindre et le point de liaison avec un ventre de courant est déterminé en cohérence avec le nombre de bandes passantes devant être accédées par l'antenne

[0061] Par ailleurs, il est à noter que, bien qu'elle soit utilisable à l'unité, l'antenne de l'invention se prête également à la réalisation de réseaux d'antennes.

Revendications

1. Antenne hélicoïdale multibande comprenant au moins une hélice formée d'au moins deux brins (201,202) conducteurs à extrémités hautes ouvertes,

- chacun desdits brins (201,202) conducteurs étant formé d'un brin principal (112) et d'au moins deux sous-brins (24) parallèles prolongeant le brin principal depuis son extrémité supérieur (113) à l'extrémité haute dudit brin (201, 202);

- lesdits au moins deux sous-brins (24) étant séparé par une fente (22) s'étendant parallèlement audit brin (201, 202) depuis son extrémité haute et étant de hauteurs respectivement différentes, de façon à permettre la résonance de l'antenne dans au moins deux bandes de fréquences distinctes,

- ledit brin principal (112) présentant une largeur (wa) égale à la somme des largeurs desdits sous-brins et de la largeur de ladite au moins une fente,

- ladite au moins une fente (22) étant reliée à l'extrémité supérieure (113) dudit brin principal (112) en au moins un point à un ventre (30) de courant, ledit ventre de courant correspondant à un endroit où le courant électrique d'alimentation (23) sur ledit brin est maximum.

2. Antenne hélicoïdale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un desdits brins (20₁,20₂) conducteurs présente au moins trois sous-brins séparés d'au moins deux fentes présentant des hauteurs et/ou largeurs différentes.

3. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que lesdits deux sous-brins (24) adjacents à une fente (22) sont repliés sur une hauteur prédéterminée vers le côté opposé à la fente.

4. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins une desdites hélices est une hélice quadrifilaire, comprenant quatre brins conducteurs.

5. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits brins (20₁,20₂) conducteurs sont imprimés sur un substrat diélectrique souple.

Ansprüche

1. Mehrbandhelixantenne, die wenigstens einen Helix aufweist, der aus wenigstens zwei leitenden Strängen (20₁, 20₂) mit offenen oberen Enden gebildet ist, wobei

- jeder der leitenden Stränge (20₁, 20₂) aus einem Hauptstrang (112) und wenigstens zwei parallelen Untersträngen (24) gebildet ist, die den Hauptstrang über sein oberes Ende (113) zu dem oberen Ende des Stranges (20₁ ,20₂) verlängert;

- die wenigstens zwei Unterstränge (24) durch einen Spalt (22) getrennt sind, der sich parallel zu dem Strang (20₁, 20₂) von seinem oberen Ende erstreckt und jeweils verschiedene Höhen aufweist, derart, dass die Resonanz der Antenne in wenigstens zwei verschiedenen Frequenzbändern ermöglicht ist,

- der Hauptstrang (112) eine Breite (wa) aufweist, die gleich der Summe der Breiten der Unterstränge und der Breite des wenigstens einen Spaltes ist,

- der wenigstens eine Spalt (22) mit dem oberen Ende (113) des Hauptstranges (112) in wenigstens einem Punkt mit einem Strombauch (30) verbunden ist, wobei der Strombauch einem Ort entspricht, an dem der elektrische Versorgungsstrom (23) auf dem Strang maximal ist.

2. Helixantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der leitenden Stränge (20₁, 20₂) wenigstens drei Unterstränge aufweist, die von wenigstens zwei Spalten getrennt sind, die verschiedene Höhen und/oder Breiten aufweisen.

3. Helixantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei an einen Spalt (22) angrenzenden Unterstränge (24) in einer vorbestimmten Höhe mit der gegenüberliegenden Seite des Spaltes verbunden sind.

4. Helixantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Helizes ein quadrifilarer Helix ist, der vier leitende Stränge aufweist.

5. Helixantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Stränge (20₁, 20₂) auf ein flexibles dielektrisches Substrat aufgedruckt sind.

Claims

1. Multiband helical antenna comprising at least one helix formed by at least two conductive strands (201, 202) with open upper ends,

- each of said conductive strands (201, 202) being formed by a main strand (112) and at least two parallel sub-strands (24) extending the main strand from its upper end (113) at the upper end of said strand (201, 202);

- said at least two sub-strands (24) being separated by a slot (22) extending parallel to said strand (201, 202) from its upper end and respectively having different heights, so as to enable the antenna to resonate in at least two distinct frequency bands,

- said main strand (112) having a width (wa) equal to the sum of the widths of said sub-strands and of the width of said at least one slot,

- said at least one slot (22) being connected at the upper end (113) of said main strand (112) at at least one point to a current antinode (30), said current antinode corresponding to a location where the electrical supply current (23) on said strand is maximum.

2. Helical antenna according to claim 1, characterised in that at least one of said conductive strands (20₁, 20₂) has at least three sub-strands separated by at least two slots having different heights and/or widths.

3. Helical antenna according to any one of claims 1 to 2, characterised in that said two sub-strands (24) adjacent to a slot (22) are folded at a predetermined height towards the side opposite the slot.

4. Helical antenna according to any one of claims 1 to 3, characterised in that at least one of said helices is a quadrifilar helix, comprising four conductive strands.

5. Helical antenna according to any one of claims 1 to 4, characterised in that said conductive strands (20₁, 20₂) are printed on a flexible dielectric substrate.

Dessins