[go: up one dir, main page]

WO2015140127A1 - Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, et récepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne - Google Patents

Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, et récepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne Download PDF

Info

Publication number
WO2015140127A1
WO2015140127A1 PCT/EP2015/055484 EP2015055484W WO2015140127A1 WO 2015140127 A1 WO2015140127 A1 WO 2015140127A1 EP 2015055484 W EP2015055484 W EP 2015055484W WO 2015140127 A1 WO2015140127 A1 WO 2015140127A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slot
antenna
linear polarization
frequency
bias voltage
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/055484
Other languages
English (en)
Inventor
Yaakoub TAACHOUCHE
Mohamed Himdi
Original Assignee
Universite De Rennes 1
Cnrs- Centre National De La Recherche Scientifique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite De Rennes 1, Cnrs- Centre National De La Recherche Scientifique filed Critical Universite De Rennes 1
Priority to EP15710485.2A priority Critical patent/EP3120414A1/fr
Priority to US15/127,579 priority patent/US10454173B2/en
Publication of WO2015140127A1 publication Critical patent/WO2015140127A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288—Satellite antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/22—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation in accordance with variation of frequency of radiated wave
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0442—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular tuning means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0464—Annular ring patch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details
    • H01Q9/14—Length of element or elements adjustable
    • H01Q9/145—Length of element or elements adjustable by varying the electrical length

Definitions

  • a tunable frequency tunable antenna and slot fed, and satellite positioning receiver comprising such an antenna.
  • the field of the invention is that of antennas.
  • the invention relates to a planar antenna tunable frequency and slot fed.
  • the invention has many applications, such as for example in a satellite positioning receiver, for receiving and processing signals from different satellite positioning systems (GNSS, for "Global Navigation Satellite System”).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the GPS, GALILEO, GLONASS and COMPASS systems use frequencies in the band 1, 164 to 1, 602 GHz.
  • the IRNSS system uses frequencies in a band around 2.49 GHz.
  • GNSS Global System for Mobile Communications
  • Antennas must therefore be capable of efficiently capturing the signals of the different constellations in a band from 1, 16 to 2.5 GHz (more than the octave), with a circular polarization and a directional radiation pattern.
  • a disadvantage of these two types of known antennas is that they do not cover the band around 2.5 GHz. In other words, they do not cover the entire GNSS band (1, 16 to 2.5 GHz).
  • a third type of antenna is also known, namely narrow-band antennas but tunable over a wide frequency band.
  • FIGS. 1A, 2A and 2B illustrate an example of an antenna of this third type, namely a frequency-tunable, slot-fed planar antenna 1.
  • FIG. 1A is a perspective view
  • FIG. 2A is a top view
  • FIG. Figure 2B a sectional view. It is an association between a planar antenna (also called “slot antenna”) powered by slot and two variable capacitive elements 7 (in this example, diodes with variable capacity, also called “varicaps diodes”). These make it possible to make the antenna tunable over a wide frequency band.
  • slot antenna also called “slot antenna” powered by slot
  • variable capacitive elements 7 in this example, diodes with variable capacity, also called “varicaps diodes”
  • the slot-fed planar antenna has a structure in which are superimposed successively:
  • a first dielectric layer 2 (for example air or a dielectric substrate),
  • a ground plane 3 comprising a slot 4 (operating in a single linear polarization in this example),
  • a second dielectric layer 5 (for example air or a dielectric substrate), and
  • a transmission line 6 (also called “power line”, even if the antenna is used in reception) comprising an end strand extending under the slot.
  • the first dielectric layer 2 is a layer of dielectric material of thickness t and permittivity ⁇ ⁇ , on the upper face of which is printed the resonant chip 1.
  • the second dielectric layer 5 is a layer of dielectric material of thickness h and of permittivity s r2 , on the upper face of which is printed the ground plane 3 (comprising the slot
  • Each variable capacitive element (varicap diode) 7 is connected between a radiating side of the resonant chip 1 and the ground plane 3.
  • the adaptation of the antenna varies as a function of a bias voltage applied to the variable capacitive elements.
  • FIG. 1B shows six curves illustrating the variation of the reflection coefficient S n as a function of the frequency, for different values of the bias voltage of the varicap diodes. Each curve corresponds to a distinct resonance and is obtained for one of the values of the bias voltage (0V, 4V, 8V, 12V, 16V and 22V).
  • the adaptation of the antenna varies according to the bias voltage of the diode.
  • the operating frequency of the antenna varies between 1.7 GHz and 2.4 GHz, for a bias voltage that varies between 0 and 22V. This antenna is tunable over a wide band of frequencies.
  • a major disadvantage of this antenna is that this tunability over a wide frequency band requires the use of very high polarization voltage values, which exceed 20V.
  • the invention in at least one embodiment, is intended in particular to overcome these various disadvantages of the state of the art.
  • one objective is to provide a planar slot-fed antenna which is tunable in frequency over a wide frequency band while requiring a voltage of polarization lower than in the current solutions, preferably less than 3V.
  • Another objective of at least one embodiment of the invention is to provide such an antenna which covers the entire GNSS frequency band (including around 2.5 GHz), with a low bias voltage compatible with the voltages available on portable devices.
  • Another objective of at least one embodiment of the invention is to provide such an antenna which, in the GNSS frequency band, makes it possible to select the reception band of a constellation by filtering the reception bands efficiently and naturally. other constellations.
  • Another objective of at least one embodiment of the invention is to provide such an antenna which is inexpensive and compact.
  • a frequency-tunable and slot-fed planar antenna having a structure in which a resonant pad is successively superimposed, a first dielectric layer, a ground plane comprising a first slot for each linear polarization, a second dielectric layer, and a transmission line comprising, for each first slot, an end strand extending under said first slot, said antenna being frequency tunable, for each linear polarization, thanks to at least one variable capacitive element connected between a radiating side of the resonant chip and the ground plane, the adaptation of said antenna varying, for each linear polarization, as a function of a bias voltage applied to said at least one capacitive element variable.
  • the antenna comprises, for each linear polarization, at least a second slot extending along, and having at least one dimension different from, the first slot, said end of the transmission line extending under said first slot and said at least one second slot, said first slot creating a first resonance and said at least one second slot creating additional resonance.
  • the antenna has a frequency tunability resulting, for each linear polarization, of said first resonance for at least a first value of the bias voltage, and said additional resonance for at least a second value of the bias voltage
  • the general principle of the invention is therefore, for each linear polarization, to use not one but more slots (two or more) fed in series by the same end of the transmission line.
  • each additional slot that is to say other than the first
  • the present solution makes it possible to increase the number of resonances with a limited range of variation of the bias voltage.
  • a bias voltage varying in a lower range (for example OV at 5V, and preferentially OV at 3V) than in current solutions (OV at 22V, or more).
  • said at least one second slot and said first slot are of the same shape.
  • said at least one second slot and said first slot have parallel longitudinal axes.
  • said bias voltage varies between OV and 5V.
  • a low bias voltage is used which is compatible with the voltages available on portable devices.
  • the antenna for a first value of the bias voltage, covers a first subband resulting from the first resonance created by the first slot, and for a plurality of second successive values of the bias voltage, covers a plurality of second successive sub-bands distinct from the first sub-band and each resulting in the additional resonance created by said at least one second slot.
  • the antenna is tunable to a plurality of subbands with a small range of variation of the bias voltage.
  • the first subband is around 2.5 GHz
  • the plurality of second successive subbands form a band between 1.1 GHz and 1.6 GHz.
  • the antenna covers (i.e., is tunable in) the entire GNSS frequency band (including around 2.5 GHz).
  • this GNSS frequency band it allows to select a sub-band (i.e. the reception band of a constellation) by efficiently and naturally filtering the other sub-bands (i.e. the reception bands of the other constellations).
  • the first value is 0V
  • the plurality of second successive values are between 1.5V and 3V.
  • the proposed antenna requires a lower polarization voltage than in the current solutions.
  • the resonant pellet is square in shape, with a side length p equal to 55 mm ⁇ 1 mm, and for each linear polarization: said first slot is of rectangular shape, of length 1 3 equal to 40 mm ⁇
  • said at least one second slot is of rectangular shape, of length 1 2 equal to 30 mm ⁇ 1 mm and width w 2 equal to 2 mm ⁇ 0.1 mm.
  • the antenna is inexpensive, compact and tunable the entire GNSS frequency band (including around 2.5 GHz).
  • the antenna operates in a single linear polarization.
  • the antenna operates according to first and second orthogonal linear polarizations, the combination of which provides circular polarization, and the first slot and said at least one second slot for the first linear polarization are orthogonal to the first slot respectively and said at least one second slot for the second linear polarization.
  • the antenna operates with a circular polarization, which corresponds to that currently used by satellite navigation systems (GNSS).
  • GNSS satellite navigation systems
  • a satellite positioning receiver for receiving and processing signals. from different satellite positioning systems, this receiver comprising or cooperating with an antenna according to any one of the above embodiments.
  • FIGS. 1A, 1B, 2A and 2B already described in relation to the prior art, illustrate the structure and the performances of an example of a slot-fed, frequency-tunable planar antenna according to the prior art
  • FIGS. 3A and 3B are top views respectively showing the structure and dimensions of an antenna according to a first particular embodiment of the invention, operating in a single linear polarization;
  • Figures 4A and 4B are sectional views respectively showing the structure and dimensions of the antenna according to said first particular embodiment of the invention, operating in a single linear polarization;
  • Figure 5 is a top view showing the structure of an antenna according to a second particular embodiment of the invention, operating in a circular polarization;
  • FIG. 6 illustrates the performances of the planar, slot-fed and frequency-tunable antenna in a particular implementation of said third particular embodiment of the invention
  • FIG. 7 illustrates various possible forms for the slots of the antennas according to the invention.
  • FIG. 8 illustrates various possible forms for the resonant patch of the antennas according to the invention.
  • Figures 9 to 13 show the structure of an antenna according to a third particular embodiment of the invention, operating in a circular polarization.
  • 3A, 3B, 4A and 4B are now presented an antenna 30 according to a first particular embodiment of the invention, operating in a single linear polarization.
  • the top views ( Figures 3A and 3B) and sectional view ( Figures 4A and 4B) are partial.
  • Variable capacitive elements for example, varicaps diodes
  • the antenna 30 comprises, for example, a variable capacitive element (varicap diode) connected between each radiating side of the resonant chip and the ground plane.
  • the antenna 30 has a structure in which are superimposed successively:
  • a first dielectric layer 32 (for example air or a dielectric substrate),
  • a ground plane 33 comprising first and second slots 34a, 34b (operation according to a single linear polarization in this example),
  • a second dielectric layer 35 (for example air or a dielectric substrate), and
  • a transmission line 36 comprising an end strand extending under the two slots 34a, 34b.
  • the resonant pad 31 is square in shape.
  • it is possible to use different forms of pellet, and in particular but not exclusively those illustrated in FIG. 8 ((a) square, (b) rectangular, (c) dipole, (d) circular, (e) elliptical, ( f) triangular, (g) disk sector, (h) circular ring, (i) ring sector).
  • the second slot 34b extends along the first slot 34a. They differ by at least one dimension.
  • the two slots 34a, 34b are of the same shape, namely rectangular, and have parallel longitudinal axes. It is however possible to use other forms of slot, including but not limited to those shown in Figure 7 ((a) H, (b) dog bone, (c) bowtie, (d) hourglass).
  • the antenna is defined by the following dimensions:
  • the length 13 and the width w 3 , as well as the abscissa x 3 (corresponding to the point obtained by orthogonal projection along the longitudinal axis of the first slot) in a reference centered on the lower left corner of the ground plane 33;
  • thickness and permittivity ⁇ ⁇ For the second dielectric layer 35, thickness and permittivity ⁇ ⁇ ;
  • the antenna 30 has the following dimensions:
  • an antenna 50 according to a second particular embodiment of the invention, operating in accordance with FIG. circular polarization, resulting from the combination of two orthogonal linear polarizations.
  • the antenna 50 comprises all the elements of the antenna 30 of FIGS. 3A, 3B, 4A and 4B (the transmission line 36 and the slots 34a, 34b being used for the one of the two orthogonal linear polarizations).
  • the antenna 50 further comprises another transmission line 56 and two other slots 54a, 54b (orthogonal to the slots 34a, 34b) which are used for the other of the two orthogonal linear polarizations.
  • FIGS. 9 to 13 An antenna 90 according to a third particular embodiment of the invention operating in a circular polarization is now presented in connection with FIGS. 9 to 13.
  • the antenna 90 has a structure in which are superimposed successively:
  • a first dielectric substrate 91 for example NELTEC NX9300 on the lower face of which is printed a resonant patch 92 (see FIG. 11),
  • a second dielectric substrate 93 (for example NELTEC NX9300) on the upper face of which is printed a ground plane 94 comprising two pairs of slots (95a, 95b) and (96a, 96b) (see FIG. 12), and on the face lower of which is printed a transmission line 97 (see Figure 13);
  • the antenna 90 comprises an air layer 99 (forming a dielectric layer) between the resonant chip 92 and the ground plane 94.
  • the first and second dielectric substrates 91, 93 are separated by first metal spacers 100 (for example 6 mm high).
  • the second dielectric substrate 93 and the metal plate 98 are separated by second metal spacers 101.
  • the antennas also comprise varicap diodes 102 (or any other variable capacitive element) each connected between a radiating side of the resonant chip 92 (in the middle each stop of the resonant pellet 92) and the plane of mass 93 (via the first metal spacers 100).
  • the supply of the varicap diodes is done by the resonant chip 92.
  • the two slots 95a, 95b are of the same shape, namely rectangular, and have parallel longitudinal axes.
  • the two slots 96a, 96b are of the same shape, namely rectangular, and have parallel longitudinal axes. Slots 95a, 95b are orthogonal to slots 96a, 96b.
  • the transmission line 97 includes a first end strand 97a extending under the pair of slots (95a, 95b) and a second strand end 97b extending under the pair of slots (96a, 96b).
  • the antenna comprises a coupler 105 for combining the two orthogonal polarizations (in phase quadrature).
  • the bias voltage of the varicap diodes 102 is for example sent by a port 103 and by the transmission line 97 (also used for the RF signals received by the antenna; alternatively, the bias voltage arrives on a separate port and is transmitted by a separate line).
  • the first metal spacers 100 allow a connection between the mass of the diodes to the mass of the slots.
  • the antenna 90 has the following dimensions (by repeating the notations given above for the antenna 30):
  • FIG. 6 illustrates the performance of the planar, slot-fed and frequency-tunable antenna in a particular implementation of said third particular embodiment of the invention (that of FIGS. 9 to 13).
  • FIG. 6 shows five curves illustrating the variation of the reflection coefficient S n as a function of frequency, for different values of the bias voltage of the varicap diodes. Each curve corresponds to a distinct resonance and is obtained for one of the values of the bias voltage (IV, 1, 7V, 2V, 3V and 0V).
  • the adaptation of the antenna varies according to the bias voltage of the diode.
  • the operating frequency of the antenna varies between 1.1 GHz (for a bias voltage of 1.5V) and 2.5 GHz (for a bias voltage of 0V).
  • This antenna is tunable over a wide frequency band (the GNSS band), with a low bias voltage, ranging from 0 to 3V, which is compatible with the voltages available on portable devices.
  • the consumption is extremely low since it is for example diodes varicaps polarized in reverse.
  • the antennas are adapted to receive signals from different GNSS constellations, in a band from 1164 MHz to 2506 MHz (more than an octave), with a circular polarization and a directional radiation pattern. This solution therefore makes it possible to use a single antenna for the entire GNSS band which gathers all the satellite positioning systems, even the 2.5 GHz one, and in a selective manner.
  • the proposed antenna has a bandwidth of about 50MHz (narrow band), tunable over a wider frequency band.
  • the antenna is therefore distinguished from competing solutions by:
  • the dimensions of the two slots of the same pair (95a, 95b) or (96a, 96b) make it possible to optimize the resonant frequency of the antenna as a function of the bias voltage.
  • the originality is to use (at least) two slots to create two resonances in the GNSS frequency band. These two resonances cover all the frequency bands used for satellite tracking applications.
  • the operating principle of the antenna is to cover a band around 2.5 GHz with a bias voltage of 0V, then a band 1, 1GHz at 1, 6 GHz with a voltage polarization which varies between 1, 5V and 3V. Operation in the 2.5 GHz band is provided by the slots 95b, 96b, and the slots 95a, 96a provide operation in the band 1, 1 to 1, 6 GHz.
  • the antenna makes it possible to select a sub-band (i.e. the reception band of a constellation) by efficiently and naturally filtering the other subbands (ie the reception bands of the other constellations). In this way the antenna acts as a natural filter of unused frequency bands.
  • the present invention also relates to a satellite positioning receiver (GNSS receiver), for receiving and processing signals from different satellite positioning systems, and comprising or cooperating with an antenna according to the technique described above and illustrated with different embodiments.
  • GNSS receiver satellite positioning receiver
  • the GSM 900 band (the GSM 900 uses the 880-915 MHz band for sending voice or data from the mobile and the 925-960 MHz band for receiving information from the network);
  • the Ultra High Frequency (UHF) band is the band of the radio spectrum between 300 MHz and 3 000 MHz).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Il est proposé une antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, comprenant : une pastille résonnante (31), une première couche de diélectrique, un plan de masse (33) comportant une première fente (34a, 54a) pour chaque polarisation linéaire, une deuxième couche de diélectrique, et une ligne de transmission (36, 56) comprenant, pour chaque première fente, un brin d'extrémité s 'étendant sous la première fente. L'antenne est accordable en fréquence, pour chaque polarisation linéaire, grâce au(x) élément(s) capacitif(s) variable(s). L'adaptation de l'antenne varie, pour chaque polarisation linéaire, en fonction d'une tension de polarisation appliquée au(x) élément(s) capacitif(s) variable(s). L'antenne comprend, pour chaque polarisation linéaire, au moins une deuxième fente (34b, 54b) s 'étendant le long de, et ayant au moins une dimension différente de, la première fente. Le brin d'extrémité de la ligne de transmission s'étend sous les première et deuxième(s) fentes. La (au moins une) deuxième fente crée une résonance supplémentaire.

Description

Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, et récepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne.
1. DOMAINE DE L'INVENTION
Le domaine de l'invention est celui des antennes.
Plus précisément, l'invention concerne une antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente.
L'invention a de nombreuses applications, telles que par exemple dans un récepteur de positionnement par satellites, permettant de recevoir et traiter des signaux provenant de différents systèmes de positionnement par satellites (GNSS, pour « Global Navigation Satellite System » en anglais).
2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Plusieurs pays se sont dotés (ou vont bientôt le faire) de constellations satellitaires dédiées à la localisation dans la bande GNSS (1 ,16 à 2,5 GHz). Il existe donc différents systèmes GNSS et on peut citer :
• le système GPS pour les USA,
• le système GALILEO pour l'Europe,
• le système GLONASS pour la Russie,
• le système COMPAS S pour la Chine, et
• le système IRNSS pour l'Inde.
Les systèmes GPS, GALILEO, GLONASS et COMPASS utilisent des fréquences comprises dans la bande 1 ,164 à 1 ,602 GHz. En revanche, le système IRNSS utilise des fréquences dans une bande autour de 2,49 GHz.
Le spectre de fréquences utilisé par les systèmes GNSS est très large. Les antennes doivent donc être capables de capter efficacement les signaux des différentes constellations dans une bande allant de 1 ,16 à 2,5 GHz (plus que l'octave), avec une polarisation circulaire et un diagramme de rayonnement directionnel.
Dans la littérature, on trouve souvent deux types d'antennes :
• les antennes double-bandes, pour couvrir deux bandes (l'une de 1 ,16 à 1 ,3 GHz et l'autre de 1 ,55 à 1 ,61 GHz (voir par exemple le document de brevet WO 2007006773, intitulé « Antenne multibandes pour système de positionnement par satellite ») ; et • les antennes larges bandes, qui couvrent généralement toute la bande de 1 ,16 à 1 ,61 GHz (voir par exemple l'article suivant : « Hong-Lin Zhang; Xiu-Yin Zhang; Bin-Jie Hu, "Compact broad-band annular ring antenna for global navigation satellite Systems," Antennas Propagation and EM Theory (ISAPE), 2010 9th International Symposium on , vol., no., pp.189,192, Nov. 29 2010-Dec.
2 2010).
Un inconvénient de ces deux types d'antennes connues est qu'elles ne couvrent pas la bande autour de 2,5 GHz. En d'autres termes, elles ne couvrent pas toute la bande GNSS (1 ,16 à 2,5 GHz).
On connaît également un troisième type d'antenne, à savoir les antennes à bande étroite mais accordables sur une large bande de fréquences.
Les figures 1A, 2A et 2B illustrent un exemple d'antenne de ce troisième type, à savoir une antenne planaire alimentée par fente et accordable en fréquence 1. La figure 1A est une vue en perspective, la figure 2A une vue de dessus, et la figure 2B une vue en coupe. Il s'agit d'une association entre une antenne planaire (aussi appelée « antenne patch ») alimentée par fente et deux éléments capacitifs variables 7 (dans cet exemple, des diodes à capacité variable, aussi appelées « diodes varicaps »). Ces derniers permettent de rendre l'antenne accordable sur une large bande de fréquences.
L'antenne planaire alimentée par fente possède une structure dans laquelle sont superposés successivement :
• une pastille résonnante (aussi appelée « patch ») 1 ,
• une première couche de diélectrique 2 (par exemple de l'air ou un substrat diélectrique),
• un plan de masse 3 comportant une fente 4 (fonctionnement selon une unique polarisation linéaire dans cet exemple),
• une deuxième couche de diélectrique 5 (par exemple de l'air ou un substrat diélectrique), et
• une ligne de transmission 6 (aussi appelée « ligne d'alimentation », même si l'antenne est utilisée en réception) comprenant un brin d'extrémité s 'étendant sous la fente. Dans l'implémentation particulière illustrée, la première couche de diélectrique 2 est une couche de matériau diélectrique d'épaisseur t et de permittivité εΓΐ, sur la face supérieure de laquelle est imprimée la pastille résonnante 1. La seconde couche de diélectrique 5 est une couche de matériau diélectrique d'épaisseur h et de permittivité sr2, sur la face supérieure de laquelle est imprimée le plan de masse 3 (comportant la fente
6), et sur la face inférieure de laquelle est imprimée la ligne de transmission 6 (représentée en pointillés) et une ligne de polarisation continue (permettant d'amener la tension de polarisation vers la pastille résonnante 1 qui elle-même est connectée aux éléments capacitifs variables 7).
Chaque élément capacitif variable (diode varicap) 7 est connecté entre un côté rayonnant de la pastille résonnante 1 et le plan de masse 3. L'adaptation de l'antenne varie en fonction d'une tension de polarisation appliquée aux éléments capacitifs variables.
La figure 1B présente six courbes illustrant la variation du coefficient de réflexion Sn en fonction de la fréquence, pour différentes valeurs de la tension de polarisation des diodes varicap. Chaque courbe correspond à une résonance distincte et est obtenue pour l'une des valeurs de la tension de polarisation (0V, 4V, 8V, 12V, 16V et 22V). L'adaptation de l'antenne varie en fonction de la tension de polarisation de la diode. La fréquence de fonctionnement de l'antenne varie entre 1 ,7 GHz et 2,4 GHz, pour une tension de polarisation qui varie entre 0 et 22V. Cette antenne est donc accordable sur une large bande de fréquences.
Un inconvénient majeur de cette antenne est que cette accordabilité sur une large bande de fréquences nécessite l'utilisation de valeurs de tension de polarisation très élevées, qui dépassent les 20V.
3. OBJECTIFS DE L'INVENTION
L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un objectif est de fournir une antenne planaire alimentée par fente, qui soit accordable en fréquence sur une large bande de fréquences, tout en nécessitant une tension de polarisation plus faible que dans les solutions actuelles, préférentiellement inférieure à 3V.
Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle antenne qui couvre toute la bande de fréquences GNSS (y compris autour de 2,5 GHz), avec une faible tension de polarisation compatible avec les tensions disponibles sur les appareils portables.
Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle antenne qui, dans la bande de fréquences GNSS, permette de sélectionner la bande de réception d'une constellation en filtrant efficacement et naturellement les bandes de réception des autres constellations.
Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle antenne qui soit peu coûteuse et peu encombrante.
4. EXPOSÉ DE L'INVENTION
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé une antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, possédant une structure dans laquelle sont superposés successivement une pastille résonnante, une première couche de diélectrique, un plan de masse comportant une première fente pour chaque polarisation linéaire, une deuxième couche de diélectrique, et une ligne de transmission comprenant, pour chaque première fente, un brin d'extrémité s 'étendant sous ladite première fente, ladite antenne étant accordable en fréquence, pour chaque polarisation linéaire, grâce à au moins un élément capacitif variable connecté entre un côté rayonnant de la pastille résonnante et le plan de masse, l'adaptation de ladite antenne variant, pour chaque polarisation linéaire, en fonction d'une tension de polarisation appliquée audit au moins un élément capacitif variable. L'antenne comprend, pour chaque polarisation linéaire, au moins une deuxième fente s 'étendant le long de, et ayant au moins une dimension différente de, la première fente, ledit brin d'extrémité de la ligne de transmission s'étendant sous ladite première fente et ladite au moins une deuxième fente, ladite première fente créant une première résonance et ladite au moins une deuxième fente créant une résonance supplémentaire. L'antenne présente une accordabilité en fréquence résultant, pour chaque polarisation linéaire, de ladite première résonance pour au moins une première valeur de la tension de polarisation, et de ladite résonance supplémentaire pour au moins une deuxième valeur de la tension de polarisation
Le principe général de l'invention consiste donc, pour chaque polarisation linéaire, à utiliser non pas une mais plusieurs fentes (deux ou plus) alimentées en série par un même brin d'extrémité de la ligne de transmission. Ainsi, tout en ayant une solution compacte avec une interaction entre les fentes (puisqu'elles sont alimentées en série), chaque fente supplémentaire (c'est-à-dire autre que la première) crée une autre résonance. Comparée à la solution connue illustrée sur la figure 1B, la présente solution permet une augmentation du nombre de résonances avec une plage limitée de variation de la tension de polarisation. Ainsi, pour accorder l'antenne sur une bande de fréquence donnée, il y a besoin d'une tension de polarisation variant dans une plage plus faible (par exemple OV à 5V, et préférentiellement OV à 3V) que dans les solutions actuelles (OV à 22V, ou plus).
Selon une caractéristique particulière, pour chaque polarisation linéaire, ladite au moins une deuxième fente et ladite première fente sont de même forme.
Selon une caractéristique particulière, pour chaque polarisation linéaire, ladite au moins une deuxième fente et ladite première fente possèdent des axes longitudinaux parallèles.
Selon une caractéristique particulière, ladite tension de polarisation varie entre OV et 5V.
Ainsi, on utilise une faible tension de polarisation, compatible avec les tensions disponibles sur les appareils portables.
Selon une caractéristique particulière, pour une première valeur de la tension de polarisation, l'antenne couvre une première sous-bande résultant de la première résonance créée par la première fente, et, pour une pluralité de deuxièmes valeurs successives de la tension de polarisation, l'antenne couvre une pluralité de deuxièmes sous-bandes successives distinctes de la première sous-bande et résultant chacune de la résonance supplémentaire créée par ladite au moins une deuxième fente.
Du fait que toutes les sous-bandes ne sont pas couvertes par des résonances résultant d'une même fente, l'antenne est accordable sur une pluralité de sous-bandes avec une faible plage de variation de la tension de polarisation. Selon une caractéristique particulière, la première sous-bande est autour de 2,5 GHz, et la pluralité de deuxièmes sous-bandes successives forment une bande comprise entre 1 ,1 GHz et 1 ,6 GHz.
Ainsi, l'antenne couvre (c'est-à-dire est accordable dans) toute la bande de fréquences GNSS (y compris autour de 2,5 GHz). Dans cette bande de fréquences GNSS, elle permet de sélectionner une sous-bande (c'est-à-dire la bande de réception d'une constellation) en filtrant efficacement et naturellement les autres sous-bandes (c'est-à-dire les bandes de réception des autres constellations).
Selon une caractéristique particulière, la première valeur est 0V, et la pluralité de deuxièmes valeurs successives sont comprises entre 1 ,5V et 3V.
Ainsi, l'antenne proposée nécessite une tension de polarisation plus faible que dans les solutions actuelles.
Selon une mise en œuvre particulière, la pastille résonnante est de forme carrée, de longueur de côté lp égale à 55 mm ± 1 mm, et, pour chaque polarisation linéaire : ladite première fente est de forme rectangulaire, de longueur 13 égale à 40 mm ±
1 mm et de largeur w3 égale à 1 mm ± 0.1 mm ; et
ladite au moins une deuxième fente est de forme rectangulaire, de longueur 12 égale à 30 mm ± 1 mm et de largeur w2 égale à 2 mm ± 0.1 mm.
Dans cette mise en œuvre particulière, l'antenne est peu coûteuse, compacte et est accordable toute la bande de fréquences GNSS (y compris autour de 2,5 GHz).
Dans une première implémentation, l'antenne fonctionne selon une unique polarisation linéaire.
Dans une seconde implémentation, l'antenne fonctionne selon des première et deuxième polarisations linéaires orthogonales, dont la combinaison fournit une polarisation circulaire, et la première fente et ladite au moins une deuxième fente pour la première polarisation linéaire sont orthogonales respectivement à la première fente et ladite au moins une deuxième fente pour la deuxième polarisation linéaire.
Ainsi, l'antenne fonctionne avec une polarisation circulaire, qui correspond à celle utilisée actuellement par les systèmes de navigation par satellites (GNSS).
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un récepteur de positionnement par satellites, permettant de recevoir et traiter des signaux provenant de différents systèmes de positionnement par satellites, ce récepteur comprenant ou coopérant avec une antenne selon l'un quelconque des modes de réalisation ci-dessus.
5. LISTE DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :
les figures 1A, 1B, 2A et 2B, déjà décrites en relation avec l'art antérieur, illustrent la structure et les performances d'un exemple d'antenne planaire, alimentée par fente et accordable en fréquence, selon l'art antérieur ;
les figures 3A et 3B sont des vues de dessus présentant respectivement la structure et les dimensions d'une antenne selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, fonctionnant selon une unique polarisation linéaire ; les figures 4A et 4B sont des vues en coupe présentant respectivement la structure et les dimensions de l'antenne selon ledit premier mode de réalisation particulier de l'invention, fonctionnant selon une unique polarisation linéaire ; la figure 5 est une vue de dessus présentant la structure d'une antenne selon un deuxième mode de réalisation particulier de l'invention, fonctionnant selon une polarisation circulaire ;
la figure 6 illustre les performances de l'antenne planaire, alimentée par fente et accordable en fréquence, dans une implémentation particulière dudit troisième mode de réalisation particulier de l'invention ;
la figure 7 illustre diverses formes possibles pour les fentes des antennes selon l'invention ;
la figure 8 illustre diverses formes possibles pour la pastille résonnante (patch) des antennes selon l'invention ; et
les figures 9 à 13 présentent la structure d'une antenne selon un troisième mode de réalisation particulier de l'invention, fonctionnant selon une polarisation circulaire.
6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Sur toutes les figures du présent document, les éléments identiques sont désignés par une même référence numérique.
On présente maintenant, en relation avec les figures 3A, 3B, 4 A et 4B une antenne 30 selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, fonctionnant selon une unique polarisation linéaire.
Dans un seul souci de simplification, les vues de dessus (figures 3A et 3B) et en coupe (figures 4A et 4B) sont partielles. N'y ont pas été représentés les éléments capacitifs variables (par exemple, des diodes varicaps), qui permettent de rendre l'antenne 30 accordable sur une large bande de fréquences. Comme dans la technique de l'art antérieur illustrée sur la figure 1A, l'antenne 30 comprend par exemple un élément capacitif variable (diode varicap) connecté entre chaque côté rayonnant de la pastille résonnante et le plan de masse.
L'antenne 30 possède une structure dans laquelle sont superposés successivement :
• une pastille résonnante (aussi appelée « patch ») 31 ,
• une première couche de diélectrique 32 (par exemple de l'air ou un substrat diélectrique),
• un plan de masse 33 comportant des première et deuxième fentes 34a, 34b (fonctionnement selon une unique polarisation linéaire dans cet exemple),
• une deuxième couche de diélectrique 35 (par exemple de l'air ou un substrat diélectrique), et
• une ligne de transmission 36 comprenant un brin d'extrémité s'étendant sous les deux fentes 34a, 34b.
Dans cet exemple, la pastille résonnante 31 est de forme carrée. Il est cependant possible d'utiliser différentes formes de pastille, et notamment mais non exclusivement celles illustrées sur la figure 8 ((a) carrée, (b) rectangulaire, (c) dipôle, (d) circulaire, (e) elliptique, (f) triangulaire, (g) secteur de disque, (h) anneau circulaire, (i) secteur d'anneau).
La deuxième fente 34b s'étend le long de la première fente 34a. Elles diffèrent par au moins une dimension. Dans cet exemple, les deux fentes 34a, 34b sont de même forme, à savoir rectangulaire, et possèdent des axes longitudinaux parallèles. Il est cependant possible d'utiliser d'autres formes de fente, et notamment mais non exclusivement celles illustrées sur la figure 7 ((a) H, (b) os de chien, (c) nœud papillon, (d) sablier).
Comme indiqué sur les figures 3B et 4B, l'antenne est définies par les dimensions suivantes :
• pour la pastille résonnante 31 de forme carrée, la longueur lp des côtés ;
• pour la première couche de diélectrique 32, épaisseur h2 et permittivité sr2 ;
• pour le plan de masse 33 de forme carrée, la longueur 10 des côtés ;
• pour la première fente 34a de forme rectangulaire, la longueur 13 et la largeur w3, ainsi que l'abscisse x3 (correspondant au point obtenu par projection orthogonale selon l'axe longitudinal de la première fente) dans un repère centré sur le coin inférieur gauche du plan de masse 33;
• pour la deuxième fente 34b de forme rectangulaire, la longueur 12 et la largeur w2, ainsi que l'abscisse x2 (correspondant au point obtenu par projection orthogonale selon l'axe longitudinal de la deuxième fente) dans le repère précité;
• pour la deuxième couche de diélectrique 35, épaisseur et permittivité εΓΐ ;
• pour la ligne de transmission 36, la longueur ll 5 la largeur wl 5 l'ordonnée y1 dans le repère précité.
Dans un mode de réalisation particulier, l'antenne 30 possède les dimensions suivantes :
Figure imgf000011_0001
On présente maintenant, en relation avec la figure 5, une antenne 50 selon un deuxième mode de réalisation particulier de l'invention, fonctionnant selon une polarisation circulaire, résultant de la combinaison de deux polarisations linéaires orthogonales.
L'antenne 50 comprend l'ensemble des éléments de l'antenne 30 des figures 3A, 3B, 4A et 4B (la ligne de transmission 36 et les fentes 34a, 34b étant utilisées pour la l'une des deux polarisations linéaires orthogonales).
L'antenne 50 comprend en outre une autre ligne de transmission 56 et deux autres fentes 54a, 54b (orthogonales aux fentes 34a, 34b) qui sont utilisées pour l'autre des deux polarisations linéaires orthogonales.
On présente maintenant, en relation avec les figures 9 à 13 une antenne 90 selon un troisième mode de réalisation particulier de l'invention, fonctionnant selon une polarisation circulaire.
Comme illustré sur les figures 9 et 10 (vues en perspective et en coupe respectivement), l'antenne 90 possède une structure dans laquelle sont superposés successivement :
· un premier substrat diélectrique 91 (par exemple NELTEC NX9300) sur la face inférieure duquel est imprimée une pastille résonnante (patch) 92 (cf figure 11),
• un second substrat diélectrique 93 (par exemple NELTEC NX9300) sur la face supérieure duquel est imprimée un plan de masse 94 comportant deux paires de fentes (95a, 95b) et (96a, 96b) (cf figure 12), et sur la face inférieure duquel est imprimée une ligne de transmission 97 (cf figure 13) ;
• une plaque métallique 98 formant un plan réflecteur (second plan de masse).
L'antenne 90 comprend une couche d'air 99 (formant une couche de diélectrique) entre la pastille résonnante 92 et le plan de masse 94. Pour cela, les premier et second substrats diélectriques 91 , 93 sont séparés par des premières entretoises métalliques 100 (par exemple de 6 mm de hauteur).
Le second substrat diélectrique 93 et la plaque métallique 98 sont séparés par des secondes entretoises métalliques 101.
Comme illustré sur la figure 11 (vue de la face inférieure du premier substrat diélectrique 91), l'antennes comprend également des diodes varicap 102 (ou tout autre élément capacitif variable) connectées chacune entre un côté rayonnant de la pastille résonnante 92 (au milieu de chaque arrête de la pastille résonnante 92) et le plan de masse 93 (via les premières entretoises métalliques 100). L'alimentation des diodes varicap se fait par la pastille résonnante 92.
Comme illustré sur la figure 12 (vue de la face supérieure du second substrat diélectrique 93), les deux fentes 95a, 95b sont de même forme, à savoir rectangulaire, et possèdent des axes longitudinaux parallèles. De même, les deux fentes 96a, 96b sont de même forme, à savoir rectangulaire, et possèdent des axes longitudinaux parallèles. Les fentes 95a, 95b sont orthogonales aux fentes 96a, 96b.
Comme illustré sur la figure 13 (vue de la face inférieure du second substrat diélectrique 93), la ligne de transmission 97 comprenant un premier brin d'extrémité 97a s 'étendant sous la paire de fentes (95a, 95b) et un second brin d'extrémité 97b s'étendant sous la paire de fentes (96a, 96b). L'antenne comprend un coupleur 105 pour combiner les deux polarisations orthogonales (en quadrature de phase). La tension de polarisation des diodes varicap 102 est par exemple envoyée par un port 103 et par la ligne de transmission 97 (utilisés aussi pour les signaux RF reçus par l'antenne ; dans une variante, la tension de polarisation arrive sur un port séparé et est transmise par une ligne séparée). Puis, elle est acheminée vers la pastille résonnante 92, via un circuit de polarisation 104 (DC block) de façon ne pas perturber les signaux HF. Les premières entretoises métalliques 100 permettent une liaison entre la masse des diodes à la masse des fentes.
Dans un mode de réalisation particulier, l'antenne 90 possède les dimensions suivantes (en reprenant les notations données plus haut pour l'antenne 30) :
Figure imgf000013_0001
La figure 6 illustre les performances de l'antenne planaire, alimentée par fente et accordable en fréquence, dans une implémentation particulière dudit troisième mode de réalisation particulier de l'invention (celui des figures 9 à 13). La figure 6 présente cinq courbes illustrant la variation du coefficient de réflexion Sn en fonction de la fréquence, pour différentes valeurs de la tension de polarisation des diodes varicap. Chaque courbe correspond à une résonance distincte et est obtenue pour l'une des valeurs de la tension de polarisation (IV, 1 ,7V, 2V, 3V et 0V). L'adaptation de l'antenne varie en fonction de la tension de polarisation de la diode. La fréquence de fonctionnement de l'antenne varie entre 1 ,1 GHz (pour une tension de polarisation de 1 ,5V) et 2,5 GHz (pour une tension de polarisation de 0V).
Cette antenne est donc accordable sur une large bande de fréquences (la bande GNSS), avec une tension de polarisation faible, variant de 0 à 3V, ce qui est compatible avec les tensions disponibles sur les appareils portables. La consommation est extrêmement faible puisqu'il s'agit par exemple de diodes varicaps polarisées en inverse.
Les antennes sont adaptées à la réception des signaux des différentes constellations GNSS, dans une bande allant de 1164 MHz à 2506 MHz (plus que l'octave), avec une polarisation circulaire et un diagramme de rayonnement directionnel. Cette solution permet donc d'utiliser une seule antenne pour toute la bande GNSS qui rassemble tous les systèmes de localisation par satellite, même celui à 2.5 GHz, et d'une manière sélective.
L'antenne proposée a une bande passante d'environ 50MHz (bande étroite), accordable sur une bande de fréquence plus large. L'antenne se distingue donc des solutions concurrentes par :
• une couverture de toute la bande dédiée au GNSS, même celle de 2.5 GHz (Signaux IRNSS) ;
• une très faible consommation avec une tension de polarisation qui ne dépasse pas 3V ;
· la sélection de la réception d'une constellation en filtrant efficacement et naturellement les autres bandes des autres constellations.
Les dimensions des deux fentes d'une même paire (95a, 95b) ou (96a, 96b) permettent d'optimiser la fréquence de résonance de l'antenne en fonction de la tension de polarisation. L'originalité est d'utiliser (au moins) deux fentes pour créer deux résonances dans la bande de fréquences GNSS. Ces deux résonnances couvrent toutes les bandes de fréquences utilisées pour les applications de localisation par satellites. Ainsi, dans l'exemple de la figure 6, le principe de fonctionnement de l'antenne est de couvrir une bande autour de 2.5 GHz avec une tension de polarisation de 0V, ensuite une bande 1 ,1GHz à 1 ,6 GHz avec une tension de polarisation qui varie entre 1 ,5V et 3V. Le fonctionnement dans la bande 2,5 GHz est assuré par les fentes 95b, 96b, et les fentes 95a, 96a assurent le fonctionnement dans la bande 1 ,1 à 1 ,6 GHz.
Dans la bande de fréquences GNSS (y compris autour de 2,5 GHz), l'antenne permet de sélectionner une sous-bande (c'est-à-dire la bande de réception d'une constellation) en filtrant efficacement et naturellement les autres sous-bandes (c'est-à- dire les bandes de réception des autres constellations). De cette façon l'antenne joue le rôle d'un filtre naturel des bandes de fréquences non utilisées.
La présente invention porte également sur un récepteur de positionnement par satellites (récepteur GNSS), permettant de recevoir et traiter des signaux provenant de différents systèmes de positionnement par satellites, et comprenant ou coopérant avec une antenne selon la technique décrite ci-dessus et illustrée avec différents modes de réalisation.
Il est clair que de nombreux autres modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés. On peut notamment envisager d'autres bandes de fréquences que la bande GNSS, comme par exemple :
• la bande GSM 900 (le GSM 900 utilise la bande 880-915 MHz pour l'envoi de la voix ou des données depuis le mobile et la bande 925-960 MHz pour la réception des informations venant du réseau) ;
• la bande de la téléphonie mobile (LTE+GSM+UMTS) qui couvre la bande 1 ,71- 2,17 GHz ;
• la localisation ou le transfert de données par WIFI à 2,4 GHz ;
• la bande LTE (4G) qui couvre la bande 2,5-2,7GHz pour la téléphonie mobile haute débit ;
• les antennes discrètes pour les véhicules dans la bande UHF (la bande des Ultra hautes fréquences (UHF) est la bande du spectre radioélectrique comprise entre 300 MHz et 3 000 MHz).

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, possédant une structure dans laquelle sont superposés successivement une pastille résonnante (31 , 92), une première couche de diélectrique (32 ; 99), un plan de masse (33 ; 94) comportant une première fente (34a, 54a ; 95a, 96a) pour chaque polarisation linéaire, une deuxième couche de diélectrique (35 ; 93), et une ligne de transmission (36, 56 ; 97) comprenant, pour chaque première fente, un brin d'extrémité s 'étendant sous ladite première fente, ladite antenne étant accordable en fréquence, pour chaque polarisation linéaire, grâce à au moins un élément capacitif variable connecté entre un côté rayonnant de la pastille résonnante et le plan de masse, l'adaptation de ladite antenne variant, pour chaque polarisation linéaire, en fonction d'une tension de polarisation appliquée audit au moins un élément capacitif variable,
l'antenne étant caractérisée en ce qu'elle comprend, pour chaque polarisation linéaire, au moins une deuxième fente (34b, 54b ; 95b, 96b) s 'étendant le long de, et ayant au moins une dimension différente de, la première fente, ledit brin d'extrémité de la ligne de transmission s'étendant sous ladite première fente et ladite au moins une deuxième fente, ladite première fente créant une première résonance et ladite au moins une deuxième fente créant une résonance supplémentaire,
et en ce que l'antenne présente une accordabilité en fréquence résultant, pour chaque polarisation linéaire, de ladite première résonance pour au moins une première valeur de la tension de polarisation, et de ladite résonance supplémentaire pour au moins une deuxième valeur de la tension de polarisation.
2. Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce que, pour chaque polarisation linéaire, ladite au moins une deuxième fente et ladite première fente sont de même forme.
3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que, pour chaque polarisation linéaire, ladite au moins une deuxième fente et ladite première fente possèdent des axes longitudinaux parallèles.
4. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite tension de polarisation varie entre 0V et 5V.
5. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, pour une première valeur de la tension de polarisation, l'antenne couvre une première sous-bande résultant de la première résonance créée par la première fente, et en ce que, pour une pluralité de deuxièmes valeurs successives de la tension de polarisation, l'antenne couvre une pluralité de deuxièmes sous-bandes successives distinctes de la première sous-bande et résultant chacune de la résonance supplémentaire créée par ladite au moins une deuxième fente.
6. Antenne selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première sous-bande est autour de 2,5 GHz, et en ce que la pluralité de deuxièmes sous-bandes successives forment une bande comprise entre 1 ,1 GHz et 1 ,6 GHz.
7. Antenne selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que la première valeur est 0V, et en ce que la pluralité de deuxièmes valeurs successives sont comprises entre 1 ,5V et 3V.
8. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la pastille résonnante est de forme carrée, de longueur de côté lp égale à 55 mm ± 1 mm, et en ce que, pour chaque polarisation linéaire :
ladite première fente (34a, 54a ; 95a, 96a) est de forme rectangulaire, de longueur 13 égale à 40 mm ± 1 mm et de largeur w3 égale à 1 mm ± 0.1 mm ; et ladite au moins une deuxième fente (34b, 54b ; 95b, 96b) est de forme rectangulaire, de longueur 12 égale à 30 mm ± 1 mm et de largeur w2 égale à 2 mm ± 0.1 mm.
9. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle fonctionne selon une unique polarisation linéaire.
10. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle fonctionne selon des première et deuxième polarisations linéaires orthogonales, dont la combinaison fournit une polarisation circulaire, et en ce que la première fente et ladite au moins une deuxième fente pour la première polarisation linéaire sont orthogonales respectivement à la première fente et ladite au moins une deuxième fente pour la deuxième polarisation linéaire.
11. Récepteur de positionnement par satellites, permettant de recevoir et traiter des signaux provenant de différents systèmes de positionnement par satellites, caractérisé en ce qu'il comprend ou coopère avec une antenne (30, 90) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
PCT/EP2015/055484 2014-03-20 2015-03-17 Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, et récepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne WO2015140127A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15710485.2A EP3120414A1 (fr) 2014-03-20 2015-03-17 Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, et récepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne
US15/127,579 US10454173B2 (en) 2014-03-20 2015-03-17 Frequency-tunable and slot-fed planar antenna, and satellite-based positioning receiver comprising such an antenna

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1452301 2014-03-20
FR1452301A FR3018958B1 (fr) 2014-03-20 2014-03-20 Antenne planaire accordable en frequence et alimentee par fente, et recepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015140127A1 true WO2015140127A1 (fr) 2015-09-24

Family

ID=51210523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/055484 WO2015140127A1 (fr) 2014-03-20 2015-03-17 Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, et récepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10454173B2 (fr)
EP (1) EP3120414A1 (fr)
FR (1) FR3018958B1 (fr)
WO (1) WO2015140127A1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105958184A (zh) * 2016-06-08 2016-09-21 广东欧珀移动通信有限公司 移动终端
CN108987900A (zh) * 2017-05-31 2018-12-11 波音公司 宽带天线系统
CN110034395A (zh) * 2019-03-07 2019-07-19 中山大学 一种基于混合馈电的宽带滤波天线及其制造方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110400779B (zh) * 2018-04-25 2022-01-11 华为技术有限公司 封装结构
CN109193136B (zh) * 2018-09-28 2020-05-05 深圳大学 一种具有宽带及滤波特性的高增益贴片天线
CN109818152B (zh) * 2019-03-18 2020-09-04 西安电子科技大学 一种基于谐振腔超表面的线-圆极化转化器
CN110233342B (zh) * 2019-06-24 2021-02-05 西安空间无线电技术研究所 一种复数阻抗匹配圆极化滤波天线
CN110600873B (zh) * 2019-08-26 2020-12-29 刘扬 一种利用地电位金属板辐射技术的圆极化天线及其设计方法
CN111031156A (zh) * 2019-12-12 2020-04-17 惠州Tcl移动通信有限公司 一种移动终端
US11914050B2 (en) * 2021-03-10 2024-02-27 Qualcomm Incorporated Polarization configurable GNSS smartphone antenna
US12266856B2 (en) * 2021-07-12 2025-04-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device including antenna
CN113571889B (zh) * 2021-07-22 2023-05-09 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种频率捷变且极化和方向图可控的天线阵列
US12206167B2 (en) 2021-09-25 2025-01-21 Qualcomm Incorporated mmW antenna array with radar sensors
US12019167B2 (en) 2021-09-27 2024-06-25 Qualcomm Incorporated Determining multipath in a positioning system
CN115208447A (zh) * 2022-06-17 2022-10-18 北京邮电大学 一种辅助宽带无线通信的可编程智能超表面设计方法
EP4366077A1 (fr) * 2022-11-04 2024-05-08 Nxp B.V. Système
US20240413529A1 (en) * 2023-06-07 2024-12-12 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Fourth order orbital angular momentum (oam) mode patch antenna
TWI863405B (zh) * 2023-07-04 2024-11-21 明泰科技股份有限公司 天線陣列與雙饋入圓極化寬頻天線

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01252002A (ja) * 1988-03-31 1989-10-06 A T R Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk マイクロストリップアンテナ
US6191740B1 (en) * 1999-06-05 2001-02-20 Hughes Electronics Corporation Slot fed multi-band antenna
WO2007006773A1 (fr) 2005-07-12 2007-01-18 The European Gnss Supervisory Authority Antenne multibandes pour systeme de positionnement par satellite
US20100073238A1 (en) * 2008-09-23 2010-03-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01252002A (ja) * 1988-03-31 1989-10-06 A T R Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk マイクロストリップアンテナ
US6191740B1 (en) * 1999-06-05 2001-02-20 Hughes Electronics Corporation Slot fed multi-band antenna
WO2007006773A1 (fr) 2005-07-12 2007-01-18 The European Gnss Supervisory Authority Antenne multibandes pour systeme de positionnement par satellite
US20100073238A1 (en) * 2008-09-23 2010-03-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONG-LIN ZHANG; XIU-YIN ZHANG; BIN-JIE HU: "Compact broad-band annular ring antenna for global navigation satellite systems", ANTENNAS PROPAGATION AND EM THEORY (ISAPE), 2010 9TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM, 29 November 2010 (2010-11-29), pages 189,192
LE RAY G ET AL: "Frequency agile slot-fed patch antenna", ELECTRONICS LETTERS, IEE STEVENAGE, GB, vol. 32, no. 1, 4 January 1996 (1996-01-04), pages 2 - 3, XP006004551, ISSN: 0013-5194, DOI: 10.1049/EL:19960043 *
MARIUSZ PERGOL ET AL: "Broadband microstrip patch antenna with reduced transversal size", MICROWAVE RADAR AND WIRELESS COMMUNICATIONS (MIKON), 2010 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 14 June 2010 (2010-06-14), pages 1 - 3, XP031726099, ISBN: 978-1-4244-5288-0 *
MURAKAMI Y ET AL: "MUTUAL COUPLING BETWEEN TWO PORTS OF DUAL SLOT-COUPLED CIRCULAR PATCH ANTENNAS", PROCEEDINGS OF THE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM (APSIS). ANN ARBOR, JUNE 28 - JULY 2, 1993; [PROCEEDINGS OF THE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM (APSIS)], NEW YORK, IEEE, US, vol. 3, 28 June 1993 (1993-06-28), pages 1469 - 1472, XP000452549 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105958184A (zh) * 2016-06-08 2016-09-21 广东欧珀移动通信有限公司 移动终端
CN105958184B (zh) * 2016-06-08 2018-02-13 广东欧珀移动通信有限公司 移动终端
CN108987900A (zh) * 2017-05-31 2018-12-11 波音公司 宽带天线系统
CN108987900B (zh) * 2017-05-31 2022-09-27 波音公司 一种天线系统及用于交换射频信号的方法
CN110034395A (zh) * 2019-03-07 2019-07-19 中山大学 一种基于混合馈电的宽带滤波天线及其制造方法
CN110034395B (zh) * 2019-03-07 2020-08-28 中山大学 一种基于混合馈电的宽带滤波天线

Also Published As

Publication number Publication date
US20170141471A1 (en) 2017-05-18
FR3018958A1 (fr) 2015-09-25
EP3120414A1 (fr) 2017-01-25
US10454173B2 (en) 2019-10-22
FR3018958B1 (fr) 2017-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015140127A1 (fr) Antenne planaire accordable en fréquence et alimentée par fente, et récepteur de positionnement par satellites comprenant une telle antenne
EP1299923B1 (fr) Antenne planaire multibandes
EP3669422B1 (fr) Antenne plaquée présentant deux modes de rayonnement différents à deux fréquences de travail distinctes, dispositif utilisant une telle antenne
EP0604338B1 (fr) Antenne large bande à encombrement réduit, et dispositf d'émission/réception correspondant
EP1145378B1 (fr) Dispositif de transmission bi-bande et antenne pour ce dispositif
FR2752646A1 (fr) Antenne imprimee plane a elements superposes court-circuites
FR2857165A1 (fr) Antenne bi-bande avec double acces
EP3014704B1 (fr) Dispositif de polarisation pour antenne de telecommunications par satellite et antenne associee
EP0327965A2 (fr) Antenne multifréquence, utilisable notamment dans le domaine des télécommunications spatiales
EP2643886B1 (fr) Antenne planaire a bande passante elargie
WO2016097362A1 (fr) Antenne fil-plaque ayant un toit capacitif incorporant une fente entre la sonde d'alimentation et le fil de court-circuit
FR2655202A1 (fr) Antenne a polarisation circulaire, notamment pour reseau d'antennes.
EP1805848B1 (fr) Antenne helice imprimee multibande a fente
CA2683048C (fr) Antenne a elements rayonnants inclines
EP2610966A1 (fr) Antenne compacte large bande à très faible épaisseur et à double polarisations linéaires orthogonales opérant dans les bandes V/UHF
WO2009077529A2 (fr) Antenne active tres large bande pour radar passif
FR3003703A1 (fr) Dispositif de reduction de signature radar d'antenne, systeme antennaire et procede associe
EP2879234B1 (fr) Appareil électronique avec antenne radio repliée dans un boîtier
EP2293385A1 (fr) Antenne autodirectrice en polarisation circulaire
CA2706761C (fr) Antenne a reflecteur a flexibilite de couverture et de frequence et satellite comportant une telle antenne
EP2817849A1 (fr) Antenne bande basse apte à être positionnée sur une antenne réseau bande haute de manière à former un système antennaire bi-bande de fréquence.
FR3013909A1 (fr) Cornet, antennaire elementaire, structure antennaire et procede de telecommunication associes
EP3506429A1 (fr) Formateur de faisceaux quasi-optique, antenne elementaire, systeme antennaire, plateforme et procede de telecommunications associes
WO2021250342A1 (fr) Antenne multimode, multiport et multistandard pour systeme de communication adaptable
WO2001028039A1 (fr) Antenne imprimee a bande passante elargie et faible niveau de polarisation croisee, et reseau d'antennes correspondant

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15710485

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015710485

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15127579

Country of ref document: US

Ref document number: 2015710485

Country of ref document: EP