RÉSEAU ANTENNAIRE À RAYONNEMENT DIRECTIF

Abstract

 L'invention concerne un réseau antennaire à rayonnement directif adapté à fonctionner dans au moins une bande de fréquences prédéterminée, qui comprend au moins une paire d'antennes métalliques (8,10) formée d'une première antenne métallique et d'une deuxième antenne métallique, la deuxième antenne métallique étant positionnée en rotation séquentielle d'un angle de rotation prédéterminé par rapport à la première antenne métallique, un circuit de charge (6), chaque antenne métallique étant connectée audit circuit de charge, et une antenne monopôle (12), ayant une position centrale dans le réseau antennaire, connectée audit circuit de charge (6). Les antennes métalliques et l'antenne monopôle sont agencées sur un plan de masse (4) et couplées, le circuit de charge (6) étant paramétré pour réaliser un rayonnement dans lequel l'antenne monopôle (12) a une contribution destructive d'un mode de rayonnement transverse magnétique, permettant d'obtenir un rayonnement, par ladite au moins une paire d'antennes métalliques, de polarisation circulaire choisie.

Description

[0001] La présente invention concerne un réseau antennaire à rayonnement directif adapté à fonctionner dans au moins une bande de fréquences prédéterminée.

[0002] L'invention se situe dans le domaine des communications dans lesquelles un rayonnement directif est souhaité, et plus particulièrement dans le domaine de la communication pour la géolocalisation et la navigation par satellites.

[0003] Un système de géolocalisation par satellites GNSS (acronyme de « Global Navigation Satellite Systems ») comporte un récepteur de signaux émis par des satellites, équipé d'une antenne ou d'un réseau antennaire de réception qui présente une bonne directivité, un gain maximal en direction du zénith pour la réception de signaux émis par les satellites, et une polarisation circulaire droite, également appelée polarisation RHCP pour « Right Hand Circular Polarization ». Pour diverses applications pratiques, les récepteurs GNSS sont embarqués sur un porteur, par exemple un véhicule automobile, ou tout autre type de véhicule.

[0004] Dans l'état de la technique, on connaît des antennes céramiques, par exemple des antennes patch sur substrat céramique, qui sont miniatures, et permettent de réaliser un rayonnement directif et un rayonnement de polarisation circulaire droite, ce qui permet un bon fonctionnement pour l'application dans des systèmes GNSS. Néanmoins, le coût du matériau formant des telles antennes est incompressible, ce qui limite le déploiement à grande échelle du GNSS à bandes multiples qui nécessite des patchs céramiques superposés les uns sur les autres.

[0005] On connaît également des antennes multifilaires de géométrie hélicoïdale, les fils étant enroulés autour d'un cylindre de matériau diélectrique et reposant sur un plan réflecteur. Dans un telle structure d'antenne, le nombre de fils de l'antenne permet un fonctionnement sur plusieurs bandes de fréquences pour une communication avec plusieurs satellites. Cependant, l'encombrement de l'antenne est important et peut atteindre des hauteurs de l'ordre de 20 cm.

[0006] L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un réseau antennaire à rayonnement directif, en polarisation circulaire, en particulier en polarisation circulaire droite, qui est à la fois compact et peu coûteux.

[0007] A cet effet, l'invention propose un réseau antennaire à rayonnement directif adapté à fonctionner dans au moins une bande de fréquences prédéterminée, qui comprend:

• au moins une paire d'antennes métalliques formée d'une première antenne métallique et d'une deuxième antenne métallique, la deuxième antenne métallique étant positionnée en rotation séquentielle d'un angle de rotation prédéterminé par rapport à la première antenne métallique,
• un circuit de charge, chaque antenne métallique étant connectée audit circuit de charge,
• une antenne monopôle, ayant une position centrale dans le réseau antennaire, connectée audit circuit de charge,
• lesdites antennes métalliques et ladite antenne monopôle étant agencées sur un plan de masse et couplées, le circuit de charge étant paramétré pour réaliser un rayonnement dans lequel l'antenne monopôle a une contribution destructive d'un mode de rayonnement transverse magnétique, permettant d'obtenir, par ladite au moins une paire d'antennes métalliques, un rayonnement de polarisation circulaire choisie.

[0008] Avantageusement, le réseau antennaire proposé est réalisé à partir d'antennes métalliques dont le coût de fabrication est faible, et l'agencement proposé permet de réaliser les propriétés de directivité et de polarisation circulaire tout en permettant de réaliser une antenne compacte.

[0009] Le réseau antennaire selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables.

[0010] La polarisation circulaire choisie est une polarisation circulaire droite.

[0011] Le réseau antennaire comporte deux paires d'antennes métalliques, chaque paire d'antennes métalliques étant adaptée pour fonctionner dans une bande de fréquence associée, de manière à réaliser une antenne bi-bande de fréquences.

[0012] Une première paire d'antennes métalliques est formée de deux antennes ayant chacune un élément rayonnant de première longueur, et une deuxième paire d'antennes métalliques résonantes est formée de deux antennes ayant chacune un élément rayonnant de deuxième longueur, la deuxième longueur étant différente de la première longueur.

[0013] Pour la ou pour chaque paire d'antennes métalliques, l'angle de rotation prédéterminé est un angle de 90°.

[0014] Le réseau antennaire comporte quatre paires d'antennes métalliques, agencées symétriquement autour d'un centre de rotation de ladite rotation séquentielle.

[0015] Chaque antenne métallique est une antenne planaire en F inversé.

[0016] Chaque paire d'antennes métalliques comporte deux antennes métalliques planaires en F inversé de mêmes dimensions, chaque antenne métallique planaire en F inversé comportant un toit capacitif replié relié au plan de masse par un court-circuit et un brin métallique d'alimentation connecté audit circuit de charge.

[0017] Chaque antenne métallique d'une paire d'antennes métalliques est réalisée par impression sur une carte.

[0018] Le circuit de charge est composé de composants passifs de nature capacitive, inductive, résistive ou d'une association de ces composants.

[0019] Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de géolocalisation par satellite comportant un réseau antennaire tel que brièvement décrit ci-dessus.

[0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :

[Fig 1] la figure 1 représente schématiquement un réseau antennaire selon un premier mode de réalisation ;

[Fig 2] la figure 2 illustre la géométrie d'une partie de réseau antennaire selon le premier mode de réalisation ;

[Fig 3] la figure 3 illustre la géométrie du réseau antennaire selon le premier mode de réalisation ;

[Fig 4] la figure 4 illustre un diagramme de rayonnement de référence pour une application dans un système de géolocalisation par satellite ;

[Fig 5] la figure 5 illustre un diagramme de rayonnement réalisé par un agencement de réseau antennaire selon le premier mode de réalisation ;

[Fig 6] la figure 6 représente schématiquement un réseau antennaire selon un deuxième mode de réalisation ;

[Fig 7] la figure 7 représente schématiquement un réseau antennaire selon un troisième mode de réalisation ;

[Fig 8] la figure 8 représente schématiquement un réseau antennaire selon un quatrième mode de réalisation ;

[Fig 9] la figure 9 représente schématiquement un agencement à quatre paires d'antennes en rotation séquentielle.

[0021] Un premier mode de réalisation d'un réseau antennaire selon l'invention, formant un micro réseau d'antennes, est illustré en référence aux figures 1 à 3.

[0022] La figure 1 représente schématiquement, en vue de dessus, un réseau antennaire 2 selon un premier mode de réalisation de l'invention.

[0023] Les figures 2, 3 représentent schématiquement le réseau antennaire 2 en perspective, dans un référentiel 3D orthogonal (X,Y,Z).

[0024] Le réseau antennaire 2 comporte un plan de masse 4, sur lequel est imprimé un circuit de charge 6 du réseau antennaire.

[0025] Le réseau antennaire 2 est configuré pour fonctionner dans une bande de fréquences prédéterminée, centrée sur une fréquence centrale donnée. Pour un système GNSS, les fréquences d'émission des satellites sont les fréquences L1 =1 575,42 MHz et L2=1 227,60 MHz. Par exemple, le réseau antennaire 2 a une fréquence centrale égale à 1575 MHz.

[0026] Le réseau antennaire 2 comporte, dans le mode de réalisation de la figure 1, une paire d'antennes métalliques formée d'une première antenne métallique 8 et d'une deuxième antenne métallique 10.

[0027] Chaque antenne métallique 8, 10 comporte un élément rayonnant dont la fréquence de résonance centrale appartient à la bande de fréquences choisie.

[0028] Dans un mode de réalisation, chacune desdites première antenne métallique 8 et deuxième antenne métallique 10 est une antenne en F-inversé ou antenne PIFA (acronyme de « Planar Inverted F-Antenna »). Les antennes PIFA sont classiquement utilisées dans le domaine des radio communications.

[0029] Dans ce mode de réalisation, les deux antennes PIFA 8, 10 sont structurellement identiques.

[0030] La deuxième antenne PIFA 10 est disposée en rotation séquentielle par rapport à la première antenne PIFA 8, orthogonalement par rapport à la première antenne PIFA10.

[0031] Dans ce mode de réalisation, chaque antenne PIFA 8, 10 s'étend le long d'un axe A1, A2 respectif, les antennes étant positionnées de manière à ce que les axes A1, A2 soient perpendiculaires.

[0032] On entend par rotation séquentielle une rotation, dans un sens de rotation prédéterminé, par rapport à un centre de rotation prédéterminé, et d'un angle de rotation associé choisi. De préférence, le centre de rotation est un point situé sensiblement au centre du réseau antennaire, par exemple un point situé sur un axe perpendiculaire au plan de masse 4, qui intersecte le plan de masse au centre du réseau antennaire.

[0033] Ainsi, la deuxième antenne PIFA placée orthogonalement à la première antenne PIFA correspond à une rotation séquentielle d'angle de rotation égal 90° à partir de la position initiale de la première antenne PIFA 8. Le centre de rotation est référencé O sur la figure 1, il s'agit d'un point situé sensiblement au centre du réseau antennaire 2.

[0034] Selon des variantes, il est possible d'agencer ainsi un nombre supérieur de paires d'antennes métalliques, par exemples des antennes PIFA, chaque paire d'antennes comportant deux antennes en rotation séquentielle d'angle de rotation associé, formant plusieurs séquences de rotation autour du centre O du réseau antennaire.

[0035] Le réseau antennaire 2 comprend en outre une antenne monopôle 12, qui est placée au centre du réseau antennaire. En d'autres termes, l'antenne monopôle 12 a pour centre de symétrie le point O qui est placé sensiblement au centre du réseau antennaire 2.

[0036] Chaque antenne PIFA 8, 10 comprend un toit capacitif replié 14, 16, et un brin métallique d'alimentation 18, 20. Le toit capacitif 8, 10 est relié au plan de masse 4 par un court-circuit 22, 24.

[0037] Dans un mode de réalisation, les dimensions des antennes PIFA 8, 10 sont les suivantes : longueur L=20mm ; largeur I=6mm et hauteur h=10mm.

[0038] L'antenne monopôle 12 comprend un toit capacitif 26 et un brin métallique d'alimentation 28, qui s'étend, dans le mode de réalisation illustré, selon la direction verticale lorsque le plan de masse 4 est horizontal.

[0039] Dans l'exemple illustré le toit capacitif 26 de l'antenne monopôle 12 a une forme géométrique carrée ou rectangulaire dans le plan du réseau antennaire 2. Selon des variantes, le toit capacitif 26 de l'antenne monopôle 12 a une forme géométrique différente, par exemple une forme de disque, ou toute autre forme géométrique choisie.

[0040] Selon une variante, les antennes métalliques 8, 10 sont des antennes de type patch (ou « antennes microrubans »), qui fonctionnement de manière analogue. Dans cette variante, chaque antenne 8, 10 comporte un toit capacitif et un brin d'alimentation 18, 20. Différemment des antennes PIFA, dans le mode de réalisation avec des antennes patch, il n'est pas prévu de court-circuit 22, 24.

[0041] Chacun des brins d'alimentation 18, 20, 28 est connecté au circuit de charge 6 qui est imprimé sur le plan de masse 4. Le circuit de charge 6 est illustré schématiquement à la figure 3, en traits pointillés.

[0042] Les antennes métalliques 8, 10, 12 sont couplées, et le circuit de charge 6 est optimisé pour obtenir un rayonnement adéquat.

[0043] Dans le réseau antennaire 2, les antennes métalliques 8, 10 sont résonantes et l'antenne monopôle 12 est non-résonante, son rayonnement étant utilisé pour annuler la composante de rayonnement non souhaitée générée par les antennes métalliques de la paire d'antennes 8, 10 comme expliqué ci-après.

[0044] De préférence, le circuit de charge 6 est un circuit de charge ayant des impédances de charge calculées par un procédé de calcul sous contraintes tel que décrit dans le brevet EP2840654 B1, pour réaliser un objectif de rayonnement illustré à la Figure 4. Ce procédé est basé sur l'utilisation du principe de décomposition en ondes sphériques, qui décompose le champ électromagnétique rayonné par chaque antenne en série de modes, et ceci en tenant compte du couplage entre les différentes antennes du réseau antennaire. Cet outil d'optimisation permet d'appliquer une pondération sur la série de modes de rayonnement en amplifiant les modes souhaités et en atténuant les modes non désirés. La pondération optimale obtenue est alors convertie en impédances complexes permettant de réaliser le circuit de charge des antennes.

[0045] Le réseau antennaire 2 est configuré pour un fonctionnement dans une bande de fréquences de réception de signaux émis par des satellites pour une application dans un récepteur GNSS. Il est souhaité que le réseau antennaire ait un fonctionnement directif dans une direction donnée, i.e. au zénith, en polarisation circulaire droite.

[0046] Le rayonnement souhaité se décompose en deux modes de rayonnement qui sont respectivement le mode transverse électrique TE-₁₁ et le mode transverse magnétique TM-₁₁. Dans un fonctionnement adapté pour l'application visée, ces deux modes de rayonnement présentent la même amplitude et ont des phases respectives de 0° et de 180°, ou, en d'autres termes, sont en opposition de phase. Les autres modes de rayonnement, respectivement les modes TE₁₀ et TE₁₁ et TM₁₀ et TM₁₁ sont nuls.

[0047] L'association des modes de rayonnement mode transverse électrique TE-₁₁ et transverse magnétique TM-₁₁ donne lieu à un diagramme de rayonnement avec un gain en polarisation circulaire droite (RHCP) maximal au zénith et un gain en polarisation croisée (LHCP) minimum au zénith.

[0048] Un diagramme de rayonnement 30, dit digramme de rayonnement de référence, est illustré à la figure 4. Le diagramme de rayonnement présente la répartition angulaire de la puissance rayonnée en fonction de l'azimuth Φ. La puissance est exprimée en décibel isotrope circulaire (dBic).

[0049] Le diagramme de rayonnement 30 comprend le gain à polarisation circulaire droite (RHCP) 32, maximal à Φ=0° (zénith) et le gain à polarisation LHCP (polarisation circulaire gauche) 34, maximal à Φ=180°.

[0050] Une antenne métallique PIFA, alimentée par un courant électrique, génère les modes transverses électriques TE_-11, TE₁₁ et les modes transverses magnétiques TM_-11, TM₁₀ et TM₁₁.

[0051] Avantageusement, grâce à l'agencement géométrique, en rotation séquentielle, des deux antennes métalliques PIFA 8, 10 de la paire d'antennes du réseau antennaire 2, les rayonnements en mode transverse électrique TE₁₁ de deux antennes sont en opposition de phase, et donc s'annulent lorsqu'ils sont de même amplitude. De même, les rayonnements en mode transverse magnétique TM₁₁ de deux antennes sont en opposition de phase, et donc s'annulent lorsqu'ils sont de même amplitude.

[0052] Les modes transverse électrique TE-₁₁ et transverse magnétique TM-₁₁ des deux antennes PIFA en rotation séquentielle sont en phase et s'additionnent.

[0053] Il subsiste un rayonnement en mode transverse magnétique TM₁₀, qui présente une phase à 90° par exemple pour la première antenne métallique PIFA 8 et à 180° pour la deuxième antenne PIFA métallique 10. Avantageusement, l'antenne monopôle 12 émet un rayonnement en mode transverse magnétique TM₁₀, qui est orienté, grâce à l'optimisation du circuit de charge, pour compenser le rayonnement en mode transverse magnétique TM₁₀ des antennes PIFA métalliques 8, 10. Ainsi, l'antenne monopôle 12 a une contribution destructive, le rayonnement en mode transverse magnétique TM₁₀ est annulé.

[0054] Le réglage des amplitudes et des phases des modes de rayonnement générés par les antennes métalliques 8, 10, 12 est effectué par la paramétrisation du circuit de charge 6. Ce circuit de charge est composé, dans un mode de réalisation, de composants passifs de nature capacitive, inductive, résistive ou d'une association de ces composants. Les paramètres du circuit de charge sont calculés en utilisant le procédé décrit dans le brevet EP 2 840 654 B1.

[0055] Par exemple, dans un mode de réalisation concret, un réseau antennaire 2 est mis au point pour un système de géolocalication et de navigation GNSS, pour un récepteur embarqué sur un véhicule automobile. Le réseau antennaire a les dimensions suivantes : une hauteur de 10mm et un support carré de côté 35mm, pour un fonctionnement à la fréquence centrale 1,575GHz. Le réseau antennaire est optimisé pour former un rayonnement avec un gain maximal de 2dBic au zénith, avec un rapport axial de 1dB et un polarisation RHCP dans la bande de fréquence L1 autour de 1,575 GHz.

[0056] Le circuit de charge 6 est tel que la première antenne métallique PIFA 8 est alimentée par une source radiofréquence (RF) d'impédance 50Ω, la deuxième antenne métallique PIFA 10 est chargée par une capacité de 2,7pF et l'antenne monopôle 12 est chargée par une capacité de 10pF. Ces valeurs de charge sont déterminées pour le réglage des amplitudes et phases des modes de rayonnement présents dans le réseau antennaire, de manière à conserver les modes TE_-11, TM_-11 et d'annuler le rayonnement en mode transverse magnétique TM₁₀ comme expliqué ci-dessus.

[0057] La figure 5 montre le diagramme de rayonnement 35 obtenu par le réseau antennaire 2 réalisé selon ce mode de réalisation concret, ce diagramme comportant le gain à polarisation circulaire droite (RHCP) 36 et le gain à polarisation circulaire gauche (LHCP) 38. Comme on peut le constater, le gain à polarisation circulaire droite RHCP est maximal à Φ=0° (au zénith), et est comparable au gain à polarisation RHCP 32 du diagramme de rayonnement de référence 30.

[0058] Selon des variantes de réalisation, le réseau antennaire comporte plus d'une paire d'antennes métalliques résonantes.

[0059] Par exemple, comme illustré à la figure 6, un réseau antennaire 40 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention comporte deux paires 42, 44 d'antennes métalliques, une première paire 42, composée de deux antennes métalliques 46, 48 positionnées orthogonalement, en rotation séquentielle, et une deuxième paire 44, composée de deux antennes métalliques 50, 52. Dans le mode de réalisation illustré, les deux antennes métalliques 50, 52 de la deuxième paire 44 ont des dimensions différentes des dimensions des antennes 46, 48 de la première paire 42, et sont respectivement positionnées au-dessus des antennes de la première paire. Ainsi, les deux antennes métalliques de la première paire ont un élément résonant de première longueur, et les deux antennes métalliques de la deuxième paire ont un élément résonant de deuxième longueur, inférieure à la première longueur par exemple pour cibler une bande de fréquences plus basse dédiée au GNSS telle que la bande L2 ou L5. Par exemple, les antennes métalliques 46, 48, 50, 52 sont des antennes PIFA, comme décrit dans le premier mode de réalisation.

[0060] Le réseau antennaire comporte également une antenne monopôle 54, centrée par rapport au centre de symétrie O du réseau antennaire 40 et non résonante.

[0061] Avantageusement, dans ce mode de réalisation, la première paire 42 d'antennes est configurée pour fonctionner dans une première bande de fréquence, par exemple la bande L1, et la deuxième paire 44 d'antennes est configurée pour fonctionner dans une deuxième bande de fréquence, par exemple la bande L2. Le circuit de charge (non visible sur la figure 6) est paramétré pour réaliser un fonctionnement de ces paires d'antennes en bi-bande de fréquences.

[0062] Selon un troisième mode de réalisation, illustré à la figure 7, un réseau antennaire 60 comporte deux paires 62, 64 d'antennes métalliques, une première paire d'antennes 62, composée de deux antennes métalliques 66, 68 positionnées orthogonalement, à rotation séquentielle, et une deuxième paire d'antennes 64, composée de deux antennes métalliques 70, 72, également positionnées en rotation séquentielle à angle de rotation égal à 90°.

[0063] Dans le mode de réalisation illustré, les deux antennes métalliques 70, 72 de la deuxième paire 64 ont des dimensions différentes des dimensions des antennes 66, 68 de la première paire 62, et sont respectivement positionnées selon un décalage en translation par rapport aux antennes 66, 68 de la première paire 62.

[0064] Les deux antennes métalliques 66, 68 de la première paire 62 ont un élément résonant de première longueur, et les deux antennes métalliques 70, 72 de la deuxième paire 64 ont un élément résonant de deuxième longueur, inférieure à la première longueur par exemple pour cibler une bande de fréquences plus basse dédiée au GNSS telle que la bande L2 ou L5. Par exemple, les antennes métalliques 66, 68, 70, 72 sont des antennes PIFA, comme décrit dans le premier mode de réalisation.

[0065] Le réseau antennaire comporte également une antenne monopôle 74, centrée par rapport au centre de symétrie O du réseau antennaire 60, et non résonante.

[0066] Le circuit de charge (non visible sur la figure 7) est paramétré pour réaliser un fonctionnement de ces paires d'antennes en bi-bande de fréquences.

[0067] Selon un quatrième mode de réalisation, illustré à la figure 8, le réseau antennaire 80 comporte deux paires d'antennes 82, 84, disposées symétriquement par rapport au point O qui est situé sensiblement au centre du réseau antennaire. Dans ce mode de réalisation, la première paire d'antennes 82 est composée de deux antennes métalliques 86, 88 en rotation séquentielle à angle de rotation égal à 90°, et la deuxième paire d'antennes 84 est composée de deux antennes métalliques 90, 92, également positionnées en rotation séquentielle à angle de rotation égal à 90°. En d'autres termes, les deux paires d'antennes sont agencées de manière à ce que la deuxième paire d'antennes soit en rotation de 180° par rapport à la première paire d'antennes. Les antennes métalliques 86, 88, 90, 92 sont structurellement identiques, ce sont par exemple des antennes PIFA. Le réseau antennaire 80 résultant est un réseau antennaire à symétrie centrale. Le réseau antennaire 80 comporte en outre une antenne monopôle 94. Selon le paramétrage choisi du circuit de charge associé (non représenté), le réseau antennaire 80 est adapté à fonctionner dans une ou dans deux bandes de fréquences.

[0068] La figure 9 illustre schématiquement un agencement de quatre paires d'antennes en rotation séquentielle, formant une structure de réseau antennaire à révolution circulaire. Cet agencement comporte une première paire d'antennes 100, 102, en rotation séquentielle d'angle égal à 180° autour du point O, une deuxième paire d'antennes 104, 106, en rotation séquentielle d'angle égal à 180° autour du point O, une troisième paire d'antennes 108, 110, en rotation séquentielle d'angle égal à 180° autour du point O, une quatrième paire d'antennes 112, 114, en rotation séquentielle d'angle égal à 180° autour du point O. Dans cet agencement, la deuxième paire d'antennes est en rotation à 45° par rapport à la première paire d'antennes, la troisième paire d'antennes est en rotation à 45° par rapport à la deuxième paire d'antennes, et la quatrième paire d'antennes est en rotation à 45° par rapport à la troisième paire d'antennes. Les antennes 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 et 114 sont par exemple des antennes métalliques PIFA, et leurs dimensions sont choisies pour former une structure sensiblement circulaire. Avantageusement, en ajoutant une antenne monopôle centrée sensiblement sur le point O, et un circuit de charge paramétré de manière adéquate, un réseau antennaire adapté pour fournir un rayonnement directif en polarisation circulaire droit est formé. La taille et la forme de l'antenne monopôle (non représentée dans la figure 9) sont choisies en adéquation avec le type de rayonnement recherché.

[0069] L'exemple de la figure 9 comporte 4 paires d'antennes en rotation séquentielle. Plus généralement, un nombre N plus grand de paires d'antennes, par exemple des antennes métalliques PIFA, est utilisé.

[0070] Selon une autre variante, le réseau antennaire est composé d'antennes métalliques imprimées sur une carte dédiée ou PCB (acronyme de « Printed Circuit Board »). Avantageusement, dans ce mode de réalisation, les dimensions du réseau antennaire sont encore réduites suivant la valeur de permittivité ou perméabilité du substrat.

[0071] Bien entendu, des combinaisons des modes de réalisation décrits ci-dessus sont envisageables.

[0072] L'invention a été décrite ci-dessus selon divers modes de réalisation, plus particulièrement avec des antennes métalliques PIFA, car l'utilisation de telles antennes permet de réaliser un réseau antennaire particulièrement compact.

[0073] Plus généralement, les divers modes de réalisation s'appliquent avec d'autres types d'antennes métalliques, par exemple de antennes patch, qui fonctionnement de manière analogue et peuvent être optimisées pour un fonctionnement similaire à celui décrit ci-dessus, en paramétrant le circuit de charge pour réaliser un rayonnement dans lequel l'antenne monopôle a une contribution destructive d'un mode de rayonnement transverse magnétique, permettant d'obtenir, par l'au moins une paire d'antennes métalliques patch, un rayonnement de polarisation circulaire choisie.

[0074] Avantageusement, un réseau antennaire selon l'invention permet de réaliser un rayonnement directif en polarisation circulaire, de faible encombrement et de faible coût de fabrication.

Revendications

1. Réseau antennaire à rayonnement directif adapté à fonctionner dans au moins une bande de fréquences prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend:

- au moins une paire d'antennes métalliques (8,10 ;46, 48 ; 50, 52 ; 66, 68 ; 70, 72 ; 86, 88 ; 90, 92 ; 100-114) formée d'une première antenne métallique et d'une deuxième antenne métallique, la deuxième antenne métallique étant positionnée en rotation séquentielle d'un angle de rotation prédéterminé par rapport à la première antenne métallique,

- un circuit de charge (6), chaque antenne métallique étant connectée audit circuit de charge,

- une antenne monopôle (12, 54, 74, 94), ayant une position centrale dans le réseau antennaire, connectée audit circuit de charge (6),

- lesdites antennes métalliques et ladite antenne monopôle étant agencées sur un plan de masse (4) et couplées, le circuit de charge (6) étant paramétré pour réaliser un rayonnement dans lequel l'antenne monopôle (12, 54, 74, 94) a une contribution destructive d'un mode de rayonnement transverse magnétique, permettant d'obtenir, par ladite au moins une paire d'antennes métalliques, un rayonnement de polarisation circulaire choisie.

2. Réseau antennaire selon la revendication 1, dans lequel ladite polarisation circulaire choisie est une polarisation circulaire droite.

3. Réseau antennaire selon la revendication 1 ou 2, comportant deux paires (42, 44 ; 62, 64 ; 82, 84) d'antennes métalliques, chaque paire d'antennes métalliques étant adaptée pour fonctionner dans une bande de fréquence associée, de manière à réaliser une antenne bi-bande de fréquences.

4. Réseau antennaire selon la revendication 3, dans lequel une première paire d'antennes métalliques est formée de deux antennes ayant chacune un élément rayonnant de première longueur, et une deuxième paire d'antennes métalliques résonantes est formée de deux antennes ayant chacune un élément rayonnant de deuxième longueur, la deuxième longueur étant différente de la première longueur.

5. Réseau antennaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel pour la ou pour chaque paire d'antennes métalliques, l'angle de rotation prédéterminé est un angle de 90°.

6. Réseau antennaire selon la revendication 1 ou 2, comportant quatre paires d'antennes métalliques (100, 102 ; 104, 106 ; 108, 110 ; 112, 114), agencées symétriquement autour d'un centre de rotation (O) de ladite rotation séquentielle.

7. Réseau antennaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque antenne métallique est une antenne planaire en F inversé.

8. Réseau antennaire selon la revendication 7, dans lequel chaque paire d'antennes métalliques comporte deux antennes métalliques (8, 10) planaires en F inversé de mêmes dimensions, chaque antenne métallique planaire en F inversé comportant un toit capacitif replié (14, 16) relié au plan de masse (4) par un court-circuit (22,24) et un brin métallique d'alimentation (18, 20) connecté audit circuit de charge (6).

9. Réseau antennaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel chaque antenne métallique d'une paire d'antennes métalliques est réalisée par impression sur une carte.

10. Réseau antennaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le circuit de charge (6) est composé de composants passifs de nature capacitive, inductive, résistive ou d'une association de ces composants.

11. Système de géolocalisation par satellite comportant un réseau antennaire conforme aux revendications 1 à 10.

Dessins