ANTENNE IMPRIMEE PASTILLE COMPACTE

Description

[0001] La présente invention concerne une antenne imprimée du type "pastille" en technologie plaquée, à polarisation linéaire ou circulaire, pour fonctionner à des fréquences de l'ordre de quelques Gigahertz. En particulier, cette antenne est destinée à être reproduite pour être intégrée dans un réseau de réception et/ou d'émission de signaux de télécommunications, embarqué dans un engin, tel qu'un satellite à orbite basse, ou installée dans une station de base en liaison avec un satellite de télécommunication, ou installée dans une station de base pour des radiocommunications avec des terminaux mobiles.

[0002] Plus particulièrement, l'invention est dirigée vers une antenne imprimée du type demi-onde "pastille" comprenant un substrat diélectrique et deux couches conductrices respectivement sur les faces du substrat. L'une des couches constitue un plan de masse. L'autre couche est une plaque conductrice rectangulaire ou carrée, appelée "pastille" (patch en anglais). Une telle antenne imprimée élémentaire est facilement intégrable et présente un faible coût de fabrication grâce à un procédé d'usinage simple.

[0003] Cependant, les caractéristiques électriques de l'antenne dépendent considérablement de la matière diélectrique du substrat sur lequel les deux couches conductrices sont gravées.

[0004] Lorsque le substrat diélectrique est mince et présente une permittivité diélectrique élevée, l'antenne est peu efficace et sa bande passante est faible.

[0005] Pour obtenir une antenne plus efficace, le substrat diélectrique doit être épais et être constitué en une matière de faible permittivité diélectrique. Toutefois la taille de l'antenne ainsi obtenue est nettement plus grande, ce qui rend difficile l'intégration de celle-ci dans un réseau. En outre, l'ouverture du diagramme du rayonnement de l'antenne est diminuée.

[0006] La présente invention a pour but de fournir une antenne imprimée de type demi-onde "pastille" à efficacité élevée, ayant une taille plus petite que celle selon la technique antérieure évoquée ci-dessus, et présentant un diagramme de rayonnement plus ouvert.

[0007] A cette fin, une antenne imprimée du type demi-onde comprenant un substrat diélectrique et deux couches conductrices respectivement sur les faces du substrat et symétriquement par rapport à un plan dé symétrie de l'antenne perpendiculaire aux faces du substrat, est caractérisée en ce que l'une des faces du substrat comporte un ressaut s'étendant longitudinalement au plan de symétrie et l'une des couches conductrices s'étend sur et le long du ressaut.

[0008] Pour une antenne à polarisation linéaire, la couche conductrice de l'antenne qui s'étend sur et le long du ressaut peut avoir un contour par exemple rectangulaire et constituer un élément rayonnant, et l'autre couche conductrice peut constituer un plan de masse. Selon une autre réalisation, la couche conductrice qui s'étend sur et le long du ressaut peut constituer un plan de masse, et l'autre couche conductrice peut être plane, par exemple rectangulaire, et constituer un élément rayonnant.

[0009] Le ressaut qui peut avoir une section transversale au plan de symétrie qui est rectangulaire ou sinusoïdale, ou trapézoïdale ou triangulaire, a une hauteur sensiblement égale à la demi-différence des longueurs des grands et petits côtés de la couche rectangulaire s'étendant sur et le long du ressaut. Toutefois, la hauteur du ressaut est de manière générale choisie en fonction du niveau de compacité visé de l'antenne ; plus la hauteur du ressaut est grande, plus la taille de l'antenne est réduite.

[0010] L'autre face du substrat peut comporter un autre ressaut s'étendant longitudinalement au plan de symétrie et recouvert par l'autre couche conductrice.

[0011] Pour une antenne à polarisations croisées, notamment à polarisation circulaire ou elliptique, l'une des faces du substrat de l'antenne comporte deux ressauts perpendiculaires formant une croix saillante, s'étendant longitudinalement à deux plans de symétrie respectifs de l'antenne perpendiculaires. La couche conductrice de l'antenne qui s'étend sur et le long des ressauts peut occuper une surface rectangulaire ou carrée sur le substrat diélectrique dont les côtés ont respectivement les longueurs des ressauts.

[0012] L'antenne à polarisations croisées comprend de préférence un coupleur hybride qui est réalisé sur un support diélectrique et logé dans le substrat diélectrique et qui a au moins un accès connecté à l'extrémité du conducteur interne d'une sonde coaxiale, et au moins un autre accès relié par une traversée métallique à la couche conductrice s'étendant sur et le long de l'un des ressauts.

[0013] En variante, les deux ressauts sur l'une des faces du substrat sont remplacés par un ressaut à symétrie axiale autour d'un axe perpendiculaire aux faces du substrat.

[0014] L'invention concerne également un procédé de fabrication de l'antenne imprimée "pastille", qui comprend un usinage d'une face d'un bloc de substrat diélectrique pour former des cavités séparées par au moins une bande ayant la section d'un ressaut s'étendant longitudinalement au plan de symétrie, une métallisation au moins de la face du bloc diélectrique usiné pour former l'une des couches conductrices, et un découpage de l'antenne imprimée sensiblement au centre du bloc usiné métallisé suivant le contour de l'antenne.

[0015] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en coupe prise suivant la ligne I-I dans la figure 2 et une vue de dessus d'une antenne imprimée de type "pastille" à polarisation linéaire selon une première réalisation préférée de l'invention ;
• les figures 3 et 4 sont respectivement une vue en coupe prise suivant la ligne III-III dans la figure 4 et une vue de dessus d'une antenne imprimée de type "pastille" à polarisation linéaire selon une deuxième réalisation préférée de l'invention ;
• la figure 5 montre deux diagrammes de rayonnement de champ électrique relatifs respectivement à une antenne "pastille" selon la technique antérieure et une antenne "pastille" selon la première réalisation ;
• les figures 6 et 7 sont respectivement des vues de dessus et en perspective d'un bloc de mousse diélectrique brut lors d'une première étape de fabrication d'une antenne selon l'invention ;
• les figures 8 et 9 sont respectivement des vues de dessus et en perspective du bloc de mousse diélectrique usiné lors d'une deuxième étape du procédé de fabrication ;
• les figures 10 et 11 sont respectivement des vues de dessus et en perspective du bloc de mousse usiné et métallisé lors d'une troisième étape du procédé de fabrication ;
• les figures 12 et 13 sont respectivement des vues de dessus et en perspective du bloc de mousse usiné et métallisé après une autre étape d'usinage selon le procédé de fabrication;
• les figures 14 et 15 sont des vues en coupe analogues à la figure 1, montrant des ressauts à profils sinusoïdal et en marche d'escalier, respectivement ;
• la figure 16 est une vue en coupe analogue aux figures 1 et 3, d'une antenne à deux ressauts superposés respectivement sur les deux faces du substrat ;
• la figure 17 est une vue en perspective d'une antenne imprimée du type "pastille" à polarisation circulaire avec coupleur hybride, selon une troisième réalisation de l'invention, un quart de secteur d'antenne ayant été arraché ;
• les figures 18 et 19 sont des vues de dessus et en coupe prises le long de la ligne XIX-XIX de l'antenne montrée à la figure 17 ;
• la figure 20 montre des variations d'adaptation et de transmission en fonction de la fréquence pour l'antenne selon la troisième réalisation ; et
• la figure 21 est une vue en perspective d'une antenne imprimée à polarisations croisées.

[0016] En référence aux figures 1 et 2, une antenne imprimée de type demi-onde "pastille" à polarisation linéaire 1a selon la première réalisation de l'invention comprend un substrat diélectrique 2a, une première couche conductrice électriquement 3a s'étendant sur une première face du substrat et constituant un plan de masse, et une deuxième couche rectangulaire conductrice électriquement 4a s'étendant au centre de la deuxième face du substrat et présentant un ressaut central parallélépipédique 5a. La deuxième couche conductrice 4a a un contour rectangulaire et recouvre le dessus et les côtés longitudinaux du ressaut 5a. L'antenne a ainsi une structure symétrique par rapport à un plan de symétrie YY perpendiculaire aux faces du substrat 2a et longitudinal au ressaut 5a. La couche 4a présente une section en U à extrémité potencée, comme montré à la figure 1, avec des ailes s'étendant sur la deuxième face du substrat 2a et ayant une largeur L1 beaucoup plus grande que la largeur L2 du ressaut 5a. En général, la hauteur h du ressaut 5a est égale ou supérieure à l'épaisseur e du substrat 2a.

[0017] Comparativement à un élément rayonnant plat (patch) selon la technique antérieure ayant une largeur W et une longueur L bien souvent égale à W, comme montré en traits pointillés à la figure 2, la longueur La de l'antenne la selon l'invention est réduite à :

Grâce au ressaut 5a sur toute la largeur W de l'antenne, la longueur de l'élément rayonnant constitué par la deuxième couche conductrice 4a est réduite de manière significative. Cette réduction de longueur rapproche les fentes rayonnantes 6a à des extrémités symétriques de l'antenne "pastille" 1a, ce qui ouvre le diagramme de rayonnement dans le plan de champ électrique perpendiculaire au ressaut 5a.

[0018] L'épaississement important au centre du substrat 2a formé par le ressaut 5a recouvert de la couche conductrice 4a allonge électriquement la dimension résonnante de l'antenne demi-onde et ainsi augmente l'impédance caractéristique au centre de l'antenne qui est équivalent à un pseudo court-circuit. Le ressaut réduit de manière significative la taille de l'antenne pour une fréquence de fonctionnement donnée. Plus l'impédance de ressaut au centre de l'antenne est élevée, plus la largeur L2 du ressaut doit être diminuée pour une fréquence donnée sous la condition de résonance.

[0019] Dans la figure 2 est également représentée une ligne microruban 7a présentant une largeur W7 nettement plus petite que la largeur W de l'élément rayonnant 4a et s'étendant perpendiculairement à celui-ci, jusqu'au milieu du long côté d'une aile de largeur L1 de la couche 4a. Cette ligne microruban correspond à un transformateur quart d'onde, et joue le rôle d'adaptateur d'impédance par rapport à l'impédance caractéristique, typiquement 50 Ω, de la ligne d'alimentation de l'antenne. Pour alimenter l'antenne, une autre solution consiste à utiliser une sonde coaxiale, dont le conducteur interne est connecté en un point de l'antenne, telle qu'une aile de la couche 4a, présentant une impédance d'entrée égale à l'impédance caractéristique.

[0020] Dans les figures 3 et 4 concernant une deuxième réalisation d'antenne imprimée 1b de type demi-onde "pastille" selon l'invention, des éléments similaires à ceux dans l'antenne 1a selon la première réalisation sont désignés par le même repère numérique suivi de la lettre b à la place de la lettre a.

[0021] L'antenne imprimée de type demi-onde "pastille" 1b est une variante duale de la première réalisation en présentant encore une symétrie par rapport à un plan de symétrie YY perpendiculaire aux faces du substrat 2b et en ménageant le ressaut symétrique 5a, non pas sur la deuxième face du substrat diélectrique 2a supportant l'élément rayonnant rectangulaire 4a, mais sur la première face du substrat 2b supportant la première couche conductrice 3b constituant le plan de masse de l'antenne 1b. L'élément rayonnant 1b est une plaque conductrice rectangulaire 4b complètement plane, s'étendant suivant l'axe du ressaut 5b au-dessus de celui-ci. La longueur Lb de la couche conductrice 4b est encore conservée selon la relation précédente :

où h dénote la hauteur du ressaut 5b de largeur L2.

[0022] A titre d'exemple, le tableau I ci-après indique la fréquence de résonance correspondant à une longueur d'onde λ, la bande passante centrée sur la fréquence de résonance en pourcentage par rapport à celle-ci, et la directivité pour une antenne TA selon la technique antérieure comprenant une plaque plane carrée de largeur W = L = 50 mm = λ/(2

_r) et un substrat ayant une épaisseur e = 2 mm et réalisé en mousse de permittivité relative ε_r = 1,07, sensiblement équivalent à une lame d'air, et pour des antennes conformées à polarisation linéaire 1a1 à 1a4 selon la première réalisation (figures 1 et 2), avec une longueur La = L - 2h < λ/(2

_r).

TABLEAU 1

	TA	1a1	1a2	1a3	1a4
h (mm)	0	2	4	6	8
Fréquence de résonance (GHz)	2,63	2,43	2,28	2,21	2
Bande passante	1,7%	1,9%	2%	2,2%	2,4%
Directivité (dB)	9,4	8,47	7,68	7,14	6,64

[0023] Selon le tableau 1 précédent, plus la hauteur h du ressaut 5a est grande, ou plus précisément plus le rapport h/e est grand, et dans une moindre mesure, plus la largeur L2 du ressaut 5a est grande, plus la bande passante de l'antenne croît et plus la directivité de l'antenne diminue.

[0024] Comme montré à la figure 5, le diagramme de rayonnement dans le plan de champ électrique perpendiculaire au ressaut 5a présente une ouverture proportionnelle à la hauteur h du ressaut, beaucoup plus large, par exemple pour l'antenne 1a4, que l'ouverture du diagramme du rayonnement de l'antenne TA selon la technique antérieure. L'ouverture à demi-puissance rayonnée (3 dB) atteint 120° environ pour l'antenne 1a4.

[0025] Ces propriétés offrent plus de liberté sur les positions relatives des antennes selon l'invention mises dans un réseau à cause de la réduction relative des dimensions de l'antenne. De plus, le faisceau d'un réseau avec des antennes selon l'invention peut être plus largement dépointé puisque le diagramme de rayonnement de l'antenne est plus ouvert.

[0026] Ainsi en adaptant de manière appropriée la hauteur h du ressaut 5a, les ouvertures du diagramme de rayonnement à 3 dB peuvent varier de 60° à au moins 120° environ. L'efficacité de rayonnement reste supérieure à 90% pour toutes les antennes selon l'invention.

[0027] Des résultats similaires ont été observés pour des antennes 1b1 à 1b4 selon la deuxième réalisation de l'invention, avec un plan de masse 3b conformé avec un ressaut 5b, comme montré dans le tableau 2 ci-après pour des antennes toujours avec les dimensions Lb = L = 50 mm et e = 2 mm.

TABLEAU 2

	Test TA	1b1	1b2	1b3	1b4
h (mm)	0	2	4	6	8
Fréquence de résonance (GHz)	2, 63	2,3	2, 09	1,95	1,82
Bande passante	1,7%	1,9%	2,1%	2,3%	2,5%
Directivité (dB)	9,4	7,9	7	6,4	6,1

[0028] Un procédé de fabrication préféré d'une antenne imprimée à polarisation linéaire 1a selon l'invention comprend principalement quatre étapes E1, E2, E3 et E4 respectivement illustrées aux figures 6-7, 8-9, 10-11 et 12-13.

[0029] A l'étape initiale E1, la fabrication part d'un bloc de mousse mince BL d'épaisseur h+e, de largeur supérieure à W et de longueur supérieure à La. La matière diélectrique du bloc BL dans lequel sera usiné le substrat diélectrique 2a présente une permittivité relative typiquement de l'ordre de 1,07 en correspondance avec une longueur L = 50 mm < λ_r/2 avec λ_r = λ/

_r, où λ est la longueur d'onde correspondant à une fréquence de l'ordre de 2 GHz.

[0030] A l'étape E2, deux cavités rectangulaires C avec un fond d'épaisseur e, sont usinées symétriquement par rapport à l'axe transversal dans une face du bloc BL afin que les cavités soient séparées par une bande transversale BA ayant la section (h.L2) du ressaut 5a. Les cavités C ont une largeur supérieure à L1 et une longueur supérieure à W.

[0031] Puis à l'étape E3, la face supérieure du bloc BL avec les cavités est métallisée en déposant une couche de peinture métallique pour constituer la couche conductrice 4a. En particulier, la peinture métallique recouvre la bande BA et le fond des cavités C. La peinture métallique recouvre également la face inférieure du bloc de manière à constituer le plan de masse 3a. En variante, à la place de la métallisation de la face inférieure, le plan de masse 3a est constitué par un support métallique sur lequel le bloc de mousse usiné est fixe.

[0032] Finalement à l'étape E4, l'antenne 1a est découpée en D par un deuxième usinage dans le bloc métallisé suivant le contour rectangulaire (W.La) de la couche conductrice 4a et le contour rectangulaire allongé de la ligne d'alimentation à microruban 7a.

[0033] Par des étapes analogues aux étapes précédentes E1 à E4, une antenne 1b avec un plan de masse 3b conformé avec un ressaut 5b peut être également usinée dans un bloc de mousse diélectrique BL.

[0034] La section du ressaut 5a, 5b transversale au plan de symétrie YY n'est pas limitée au profil rectangulaire ou carré montré aux figures 1 et 3. La réduction de la longueur de L en La, Lb de l'antenne engendrant une zone centrale de très forte impédance peut résulter d'un autre profil symétrique de la section transversale du ressaut, par exemple sensiblement sinusoïdal 51, comme montré à la figure 14, ou sensiblement trapézoïdal isocèle ou triangulaire isocèle, ou encore sensiblement en marches d'escalier 52 comme montré à la figure 15, avec des paliers parallèles ou inclinés par rapport aux faces du substrat.

[0035] Selon une autre variante, l'antenne comprend à la fois des ressauts parallèles superposés sur les faces du substrat. Par exemple, comme montré à la figure 16, les faces du substrat 2ab de l'antenne 1ab comprennent respectivement un premier ressaut 52ab à section transversale rectangulaire pour la première couche conductrice de plan de masse 3ab et un deuxième ressaut 51ab à section transversale sinusoïdale pour la deuxième couche conductrice d'élément rayonnant 4ab. Les ressauts 52ab et 51ab s'étendent l'un au dessus de l'autre longitudinalement au plan de symétrie YY et sont recouverts respectivement par les couches 3ab et 4ab.

[0036] Comparativement à une antenne quart d'onde à retour de masse qui n'est pas symétrique par rapport à deux plans, l'antenne demi-onde 1a, 1b selon l'invention conserve, malgré le ressaut 5a, 5b une double symétrie suivant le plan de symétrie YY longitudinal au ressaut et un plan de symétrie XX perpendiculaire au ressaut et longitudinal à la ligne d'alimentation 7a, comme indiqué aux figures 2 et 4.

[0037] Cette double symétrie permet de conférer les avantages du ressaut à une antenne à deux polarisations croisées, et plus particulièrement à une antenne à polarisation circulaire décrite ci-après.

[0038] En référence maintenant aux figures 17, 18 et 19, une antenne imprimée à polarisation circulaire 1c selon l'invention présente une structure doublement symétrique par rapport à deux plans de symétrie XX et YY perpendiculaires entre eux et aux faces de l'antenne.

[0039] L'antenne 1c comprend sur une première face d'un substrat diélectrique mince 2c d'épaisseur e une couche métallique 3c, qui peut être un socle métallique, pour constituer le plan de masse de l'antenne 1c, et au centre d'une deuxième face du substrat 2c, une couche conductrice 4c recouvrant deux ressauts 5c de dimension identique perpendiculaires entre eux pour former une croix centrale à quatre branches égales. Comme les ressauts 5a et 5b, les ressauts 5c ont une hauteur h en général supérieure à l'épaisseur e du substrat 2c et une longueur Lc telle que :

où L2 désigne la largeur de chaque ressaut, L1 la largeur des quatre surfaces carrées de la couche métallique 4c situées à la base de la croix formée par les ressauts 5c et disposées sur la deuxième face du substrat 2c, et L la longueur correspondante d'une pastille carrée plane d'une antenne selon la technique antérieure.

[0040] L'antenne 1c présente ainsi deux plans perpendiculaires de symétrie XX et YY longitudinaux respectivement aux ressauts croisés 5c et une couche conductrice 4c formant un élément rayonnant ayant une surface carrée réduite (Lc.Lc) sur le substrat 2c.

[0041] En pratique, le substrat diélectrique 2c est composé d'un substrat 2c en mousse diélectrique de permittivité faible ε_r = 1,07, dont la face supérieure est usinée d'une manière analogue au substrat 2a, 2b pour obtenir les ressauts croisés 5c, et d'un petit support diélectrique carré 21c encastré dans une cavité centrale de la première face du substrat 2c et recouvert par la couche métallique 3c. La permittivité relative du support 21c est plus élevée, comme le diélectrique AR1000 de la société ARLON avec une permittivité ε_r = 10,2.

[0042] Comme montré en détail aux figures 17 à 19, l'antenne 1c est alimentée par une sonde coaxiale 7c dont l'embase conductrice externe est fixée sur le plan de masse 3c et dont le conducteur interne traverse seulement le support diélectrique 21c. L'extrémité du conducteur interne de la sonde coaxiale 7c est soudée à l'extrémité d'une branche 81c formant un accès à un sommet d'un coupleur hybride 8c à 3dB-90°. Le coupleur 8c est configuré sensiblement suivant le contour d'un carré et photogravé sur la face supérieure du support 21c. Un autre sommet, situé devant dans les figures 17 et 18, peut être relié au conducteur interne d'une deuxième sonde coaxiale (non représentée) pour un fonctionnement à polarisations croisées. Les deux autres sommets 82c du coupleur 8c sont prolongés par des traversées métalliques 83c qui sont ménagées à travers des extrémités des deux ressauts 5c et dont les extrémités sont en contact métallique par soudures 84c avec la couche conductrice 4c s'étendant sur les dessus des ressauts 5c.

[0043] La permittivité relative du support diélectrique 21c est nettement plus élevée que celle du substrat 2c afin que pour les fréquences de fonctionnement de l'antenne de l'ordre du gigahertz, les dimensions du coupleur 8c soient petites et donc compatibles avec la compacité de l'antenne.

[0044] L'antenne 2c est fabriquée, sensiblement selon des étapes analogues aux étapes E1 à E4, pour ce qui concerne le bloc de mousse diélectrique 21c, en creusant par usinage quatre cavités pour former deux bandes en croix formant après découpe les deux ressauts perpendiculaires 5c, et en creusant une cavité sous-jacente pour recevoir le support diélectrique 21c supportant le coupleur hybride 8c.

[0045] Par exemple, le substrat diélectrique 21c a une épaisseur globale e de 10 mm avec une cavité d'épaisseur de 635 µm pour recevoir le support diélectrique 21c ayant une épaisseur de 635 µm. La couche conductrice 4c recouvrant les ressauts croisés 5c a une largeur Lc = 25 mm, pour des ressauts 5c ayant une hauteur h = 8 mm par rapport à une épaisseur utile e = 2 mm du substrat 2c.

[0046] Pour l'antenne 1c telle que dimensionnée ci-dessus, la figure 20 montre l'adaptation A et la transmission TC pour une polarisation circulaire préférée tournant suivant le sens contraire des aiguilles d'une montre, comparativement à une transmission TD tournant suivant le sens direct des aiguilles d'une montre, en fonction de la fréquence. L'antenne résonne autour d'une fréquence de 2 GHz avec une adaptation à 10 dB de 20% environ pour la bande passante, ce qui correspond à une largeur de bande de 410 MHz. La bande passante effective en transmission est plus faible, de l'ordre de 13%.

[0047] En variante, les longueurs des ressauts 5c sont différentes pour un fonctionnement à polarisation elliptique avec une sonde, ou un fonctionnement à polarisations croisées avec deux sondes.

[0048] L'invention n'est pas limitée aux ressauts parallélépipédiques croisés 5c pour un fonctionnement à polarisations croisées, notamment à polarisation circulaire. Par exemple, les deux ressauts peuvent être remplacés par un ressaut central à symétrie axiale autour d'un axe central de symétrie ZZ perpendiculaire aux faces du substrat 2d revêtues des couches conductrices 3d et 4d. Selon l'exemple illustré à la figure 21, le ressaut 5d est un macaron. Plus généralement, le ressaut a une forme discoïde, tronconique ou conique ou en forme de dôme ou cloche, avec une base circulaire ou elliptique sur le substrat. Au moins deux extrémités de coupleur d'alimentation 84d sont prévues sur le ressaut 5d, sur deux axes perpendiculaires entre eux et à l'axe de symétrie ZZ, à distances égales ou différentes de l'axe ZZ.

Revendications

1. Antenne imprimée (1a ; 1b) du type demi-onde comprenant un substrat diélectrique (2a ; 2b) et deux couches conductrices (3a, 4a ; 3b, 4b) s'étendant respectivement sur les faces du substrat et symétriquement par rapport à un plan de symétrie (XY) de l'antenne perpendiculaire aux faces du substrat, caractérisée en ce que l'une des faces du substrat (2a ; 2b) comporte un ressaut (5a ; 5b) s'étendant longitudinalement au plan de symétrie et l'une (4a ; 3b) des couches conductrices s'étend sur et le long du ressaut.

2. Antenne conforme à la revendication 1, dans laquelle la couche conductrice (4a) qui s'étend sur et le long du ressaut (5a) constitue un élément rayonnant, et l'autre couche conductrice (3a) constitue un plan de masse.

3. Antenne conforme à la revendication 1, dans laquelle la couche conductrice (3b) qui s'étend sur et le long du ressaut (5b) constitue un plan de masse, et l'autre couche conductrice (4b) constitue un élément rayonnant.

4. Antenne conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le ressaut (5a ; 5b) a une hauteur (h) sensiblement égale à la demi-différence des longueurs des grands et petits côtés de la couche rectangulaire (4a ; 4b) s'étendant sur et le long du ressaut.

5. Antenne conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le ressaut (51, 52) a une section transversale au plan de symétrie (YY) qui est rectangulaire, ou sinusoïdale, ou trapézoïdale ou triangulaire.

6. Antenne conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'autre face du substrat (2ab) comporte un autre ressaut (52ab ; 51ab) s'étendant longitudinalement au plan de symétrie (YY) et recouvert par l'autre couche conductrice (3ab ; 4ab).

7. Antenne (1c) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle l'une des faces du substrat (2c) comporte deux ressauts perpendiculaires (5c) s'étendant longitudinalement à deux plans de symétrie respectifs (XX, YY) de l'antenne perpendiculaires.

8. Antenne conforme à la revendication 7, dans laquelle la couche conductrice (4c) qui s'étend sur et le long des ressauts occupe une surface rectangulaire sur le substrat diélectrique (2c) dont les côtés ont respectivement les longueurs des ressauts (5c).

9. Antenne conforme à la revendication 7 ou 8, comprenant un coupleur hybride (8c) qui est réalisé sur un support diélectrique (21c) et logé dans le substrat diélectrique (2c) et qui a au moins un accès (81c) connecté à l'extrémité du conducteur interne d'une sonde coaxiale (7c), et au moins un autre accès (81c) relié par une traversée métallique (83c) à la couche conductrice (4c) s'étendant sur et le long des ressauts (5c).

10. Antenne conforme à l'une des revendications 7 à 9, dans laquelle lesdits deux ressauts sur l'une des faces du substrat (2d) sont remplacés par un ressaut (5d) à symétrie axiale autour d'un axe (ZZ) perpendiculaire aux faces du substrat.

11. Procédé de fabrication d'une antenne imprimée du type demi-onde (1a ; 1b ; 1c) comprenant un substrat diélectrique (2a ; 2b) et deux couches conductrices (3a, 4a ; 3b, 4b) s'étendant respectivement sur les faces du substrat et symétriquement par rapport à un plan de symétrie (XY) de l'antenne perpendiculaire aux faces du substrat, caractérisé en ce qu'il comprend un usinage d'une face (E2) d'un bloc de substrat diélectrique (BL) pour former des cavités (C) séparées par au moins une bande (BA) ayant la section d'un ressaut (5a ; 5b ; 5c) s'étendant longitudinalement au plan de symétrie, une métallisation (E3) au moins de la face du bloc avec ressaut diélectrique usiné pour former l'une des couches conductrices (4a ; 3b ; 4c), et un découpage (E4) de l'antenne imprimée sensiblement au centre du bloc usiné métallisé suivant le contour de l'antenne.

Ansprüche

1. Gedruckte Antenne (1a; 1b) vom Halbwellentyp, ein dielektrisches Substrat (2a; 2b) und zwei leitfähige Schichten (3a, 4a; 3b, 4b) umfassend, die sich jeweils auf den Seiten des Substrates und symmetrisch relativ zu einer senkrecht auf den Seiten des Substrates stehenden Symmetrieebene (XY) der Antenne erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Seiten des Substrates (2a; 2b) einen Vorsprung (5a; 5b) trägt, der sich in Längsrichtung an der Symmetrieebene entlang erstreckt, und eine (4a; 3b) der leitfähigen Schichten sich über den und am Vorsprung entlang erstreckt.

2. Antenne nach Patentanspruch 1, bei der die leitfähige Schicht (4a), die sich über den und am Vorsprung (5a) entlang erstreckt, ein strahlendes Bauteil darstellt und die andere leitfähige Schicht (3a) eine Masseebene darstellt.

3. Antenne nach Patentanspruch 1, bei der die leitfähige Schicht (3b), die sich über den und am Vorsprung (5b) entlang erstreckt, eine Masseebene darstellt und die andere leitfähige Schicht (4b) ein strahlendes Bauteil darstellt.

4. Antenne nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 3, bei der der Vorsprung (5a; 5b) eine Höhe (h) aufweist, die der Hälfte der Differenz der Längen der großen und kleinen Seiten der rechteckigen Schicht (4a; 4b), die sich über den und am Vorsprung entlang erstreckt, im Wesentlichen gleich ist.

5. Antenne nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 4, bei der der Vorsprung (51, 52) in der Symmetrieebene (YY) einen rechteckigen, sinusförmigen, trapezförmigen oder dreieckigen Querschnitt hat.

6. Antenne nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Seite des Substrates (2ab) einen anderen Vorsprung (52ab; 51ab) aufweist, der sich in Längsrichtung an der Symmetrieebene (YY) entlang erstreckt und von der anderen leitfähigen Schicht (3ab; 4ab) bedeckt ist.

7. Antenne (1c) nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 6, bei der eine der Seiten des Substrates (2c) zwei aufeinander senkrecht stehende Vorsprünge (5c) aufweist, die sich in Längsrichtung an zwei entsprechenden, aufeinander senkrecht stehenden Symmetrieebenen (XX, YY) der Antenne entlang erstrecken.

8. Antenne nach Patentanspruch 7, bei der die leitfähige Schicht (4c), die sich über die und an den Vorsprüngen entlang erstreckt, eine rechteckige Fläche auf dem dielektrischen Substrat (2c) einnimmt, deren Seiten jeweils die Längen der Vorsprünge (5c) haben.

9. Antenne nach Patentanspruch 7 oder 8, einen Hybridkoppler (8c) umfassend, der auf einem dielektrischen Träger (21c) ausgebildet und im dielektrischen Substrat (2c) eingebettet ist und über mindestens einen Anschluss (81c) verfügt, der mit dem Ende des Innenleiters einer Koaxialsonde (7c) verbunden ist, und mindestens einen anderen Anschluss (81c), der durch eine metallische Querverbindung (83c) mit der leitfähigen Schicht (4c) verbunden ist, die sich über die und an den Vorsprüngen (5c) entlang erstreckt.

10. Antenne nach einem der Patentansprüche 7 bis 9, bei der die genannten beiden Vorsprünge auf einer der Seiten des Substrates (2d) durch einen um eine auf den Seiten des Substrates senkrecht stehende Achse (ZZ) axialsymmetrischen Vorsprung (5d) ersetzt sind.

11. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Antenne vom Halbwellentyp (1a; 1b; 1c), ein dielektrisches Substrat (2a; 2b) und zwei leitfähige Schichten (3a, 4a; 3b, 4b) umfassend, die sich jeweils auf den Seiten des Substrates und symmetrisch relativ zu einer senkrecht auf den Seiten des Substrates stehenden Symmetrieebene (XY) der Antenne erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass es eine spanabhebende Bearbeitung einer Seite (E2) eines Blockes dielektrischen Substrates (BL) zur Ausbildung von Vertiefungen (C), die durch mindestens einen Streifen (BA) mit dem Querschnitt eines Vorsprunges (5a; 5b; 5c) getrennt sind, der sich an der Symmetrieebene entlang erstreckt, eine Metallisierung (E3) mindestens der Seite des Blockes mit dem bearbeiteten dielektrischen Vorsprung zur Ausbildung einer der leitfähigen Schichten (4a; 3b; 4c), und ein Ausschneiden (E4) der gedruckten Antenne im Wesentlichen in der Mitte des metallisierten bearbeiteten Blockes an der Außenlinie der Antenne entlang umfasst.

Claims

1. A half-wave printed antenna (1a; 1b) comprising a dielectric substrate (2a; 2b) and two conductive layers (3a, 4a; 3b, 4b) extending on respective faces of the substrate and symmetrical with respect to a plane of symmetry (XY) of the antenna perpendicular to the faces of the substrate, characterized in that one of the faces of the substrat (2a; 2b) has a raised portion (5a; 5b) extending lengthwise of the plane of symmetry and one of the conductive layers (4a; 3b) extends over and along the raised portion.

2. The antenna according to claim 1, wherein the conductive layer (4a) which extends over and along the raised portion (5a) constitutes a radiating element, and the other conductive layer (3a) constitutes a ground plane.

3. The antenna according to claim 1, wherein the conductive layer (3b) which extends over and along the raised portion (5b) constitutes a ground plane, and the other conductive layer (4b) constitutes a radiating element.

4. The antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the raised portion (5a; 5b) has a height (h) substantially equal to half the distance between the lengths of the longer and shorter sides of the rectangular layer (4a; 4b) extending over and along the raised portion.

5. The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the raised portion (51, 52) has a rectangular, or sinusoidal, or trapezoidal or triangular cross section in the plane of symmetry (YY).

6. The antenna according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the other face of the substrate (2ab) includes another raised portion (52ab; 51ab) extending lengthwise of the plane of symmetry (YY) and covered by the other conductive layer (3ab; 4ab).

7. The antenna (1c) according to any one of claims 1 to 6, wherein one face of the substrate (2c) includes two mutually perpendicular raised portions (5c) extending lengthwise of two respective planes of symmetry (XX, YY) of the antenna.

8. The antenna according to claim 7, wherein the conductive layer (4c) extending over and along the raised portions occupies a rectangular surface on the dielectric substrate (2c) whose sides are the same lengths as the raised portions (5c) respectively.

9. The antenna according to claim 7 or 8, including a hybrid coupler (8c) that is formed on a dielectric support (21c) and lodged in the dielectric substrate (2c) and has at least a port (81c) connected to an end of an inner conductor of a coaxial probe (7c), and at least another port (81c) connected by a metal via (83c) to the conductive layer (4c) extending over and along the raised portions (5c).

10. The antenna according to one of claims 7 to 9, wherein said two raised portions on one face of the substrate (2d) are replaced by a raised portion (5d) with axial symmetry about an axis (ZZ) perpendicular to the faces of the substrate.

11. A method of fabricating a half-wave printed antenna (1a; 1b; 1c) including a dielectric substrate (2a; 2b) and two conductive layers (3a, 4a; 3b, 4b) extending on respective faces of the substrate and symmetrical with respect to a plane of symmetry (XY) of the antenna perpendicular to the faces of the substrate, characterized in that it comprises a machining one face (E2) of a block of dielectric substrate (BL) to form cavities (C) separated by at least one strip (BA) having the same section as a raised portion (5a; 5b; 5c) extending lengthwise of the plane of symmetry, metallizing (E3) at least the face of the block with the machined dielectric raised portion to form one of the conductive layers (4a; 3b; 4c), and cutting out (E4) the printed antenna substantially at the center of the metallized and machined block following the contour of the antenna.

Dessins