1. DOMAINE DE L'INVENTION

Le domaine de l ' inventi on est celui des ondes él ectromagnéti ques, préférentiellement dans la gamme des Ultra hautes fréquences (ou « UHF » pour « Ultra high frequency » en anglais) (300 MHz à 3 GHz) et des hyperfréquences (3 GHz à 300 GHz).

Plus précisément, l ' invention concerne une structure de métamatériau comprenant des blocs élémentaires de métamatériau, ainsi qu'un système antenne (aussi appelé ci-après structure antennaire) utilisant une telle structure de métamatériau comme radôme d'antenne.

L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à tous les systèmes antennes pour lesquels on cherche à augmenter la directivité et le gain d'antenne et minimiser les rayonnements arrière et latéraux. Par exemple, l'invention s'applique aux antennes de stations de base RFID dans la bande UHF.

2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE

La réduction de l'encombrement des systèmes antennes, la recherche de l'amélioration des performances de rayonnement et la diminution des coûts de fabrication mènent les concepteurs de ces systèmes à développer des nouveaux matériaux.

Ces dernières années ont vu un important intérêt pour les métamatériaux. La notion de métamatériau est bien connue et est discutée par exemple dans le document J. B. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, "Magnetism from conductors and enhanced nonlinear phenomena," IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 47, no. 11, pp. 2075-2084, 1999.

On rappelle simplement que les métamatériaux sont par définition des milieux composites métallo-diélectriques. Ce sont des structures périodiques, dont les éléments constitutifs sont des inclusions métalliques de dimensions très petites devant la longueur d'onde (< λ/10).

Il existe plusieurs types de structures métamatériaux.

Les métamatériaux électriques sont des métamatériaux qui ont un comportement électrique et qui sont susceptibles de présenter une permittivité (ε) négative dans un spectre de fréquences donné. Les métamatériaux électriques les plus connus sont ceux formés par un réseau de tiges métalliques.

Les métamatériaux magnétiques sont des métamatériaux qui ont un comportement magnétique et qui sont susceptibles de présenter une perméabilité (μ) négative dans un spectre de fréquences donné. Les métamatériaux magnétiques les plus connus sont ceux formés par un réseau de résonateurs en anneau fendu carré ou circulaire (ou « SRR » pour « Split Ring Resonator » en anglais).

Les matériaux main gauche (ou « LHM » pour « Left-Handed Materials » en anglais) sont des métamatériaux qui sont susceptibles de présenter une permittivité (ε) et une perméabilité (μ) simultanément négatives dans un spectre de fréquences donné. Les matériaux main gauche les plus connus sont ceux formés par la combinaison d'un réseau de tiges métalliques et d'un réseau de résonateurs en anneau fendu. Avec de tels matériaux main gauche, on peut ainsi obtenir des phénomènes de propagation tout à fait insolites comme des vitesses de phase et de groupe opposées, des effets doppler inversés, un indice de réfraction négatif...

Dans le domaine des ondes électromagnétiques, il a été proposé d'utiliser de tels matériaux main gauche comme radôme d'antenne.

La figure 1 illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en matériau main gauche à base de résonateurs en anneau fendu et de rubans conducteurs. Pour des raisons de clarté, une seule moitié du système antenne est représentée sur la figure 1.

Le système antenne 10 comprend :

une antenne 110 comprenant :

o une structure porteuse 11 comprenant une masse 12 (ou plan de masse) et une couche 13 de matériau diélectrique et/ou magnétique disposée sur la masse 12 ;

o un élément rayonnant 14 disposé sur la structure porteuse 11 ; et un radôme 15.

Le radôme 15 s'étend au-dessus de l'antenne 110. Le radôme 15 est séparé de l'antenne 110 par un volume 16 constitué, par exemple, d'air ou de matériau diélectrique et/ou magnétique. Le radôme 15 comprend une structure de matériau main gauche. La structure de matériau main gauche comprend une pluralité de blocs élémentaires 17 disposés en rangés et colonnes selon une matrice. Chaque bloc élémentaire 17 comprend un résonateur en anneau fendu et un ruban conducteur.

La figure 2 illustre un exemple possible d'un bloc élémentaire de matériau main gauche à base de résonateur en anneau fendu et de ruban conducteur.

Le bloc élémentaire de matériau main gauche 20 comprend un premier support 21 en matériau diélectrique comprenant une face supérieure 22 sur laquelle est disposé un résonateur en anneau fendu 24, et une face inférieure 23 sur laquelle est disposé un premier ruban 25 métallique linéaire. Le bloc élémentaire 20 comprend un deuxième support 26 en matériau diélectrique comprenant une face inférieure 27 sur laquelle est disposé un deuxième ruban 28 métallique linéaire. Les deux supports 21 et 26 sont séparés par une couche d'air 29.

Le résonateur en anneau fendu 24 comprend un carré fendu intérieur 241 et un carré fendu extérieur 242. A titre d'exemple, pour un fonctionnement en bande X (8,2 GHz à 12,4 GHz) la largeur de la fente de chaque carré fendu est d'environ 0,3mm. La largeur des différentes pistes métalliques (résonateur en anneau fendu et rubans métalliques) est d'environ 0,3 mm. L'espacement entre les carrés fendus intérieur 241 et extérieur 242 est d'environ 0,3mm. Le volume d'un bloc élémentaire 20 est d'environ 3,3 x 3,3 x 4,5 mm ³ et la périodicité de la structure métamatériau est d'environ 3,63 mm dans le plan et 4,5 mm en profondeur.

L a ra d ôm e 1 5 j ou e l e rô l e d ' un di s p ositif de diffraction d' ondes électromagnétiques et permet d'augmenter la directivité et le gain de l'antenne 101, tout en réduisant les niveaux de lobes secondaires et de rayonnement arrière. Ceci est notamment décrit en détail dans le document Shah Nawaz Burokur, Mohamed Latrach, and Serge Toutain "Theoretical Investigation of a Circular Patch Antenna in the Présence of a Left-Handed Médium", IEEE Trans. Antennas and Wireless Propagation Letters, vol 4, page 183-186, 2005.

Toutefois, cette structure de matériau main gauche à base de résonateurs en anneau fendu et de rubans conducteurs présente plusieurs inconvénients. Un des inconvénients de cette structure de matériau main gauche à base de résonateurs en anneau fendu et de rubans conducteurs est qu'elle ne fonctionne qu'avec des antennes en polarisation linéaire. En d'autres termes, cette structure n'est pas utilisable en polarisation circulaire.

Par ailleurs, il est souhaitable que la structure de matériau main gauche (formant le radôme d'antenne) soit simple à réaliser, et qu'il ait un coût le plus faible possible.

Plusieurs solutions dans ce sens ont été proposées.

Une solution connue est décrite dans le document de brevet US 2010/0097281. Cette solution consiste à utiliser un matériau main gauche à base de résonateurs en forme de S.

La figure 3 illustre un exemple d'un bloc élémentaire de matériau main gauche à base de résonateurs en forme de S (disposés sur une face d'un support en matériau diélectrique) et de résonateurs en forme de S inversé (disposés sur l 'autre face du support). La particularité de ce type de résonateur 30 est qu'il présente une double résonance, magnétique et électrique, sans nécessiter la mise en œuvre de fentes de petites tailles et d'un réseau additionnel de tiges métalliques.

Ainsi, une structure de matériau main gauche à base de résonateurs en forme de S présente une bonne simplicité de réalisation. En revanche, elle présente l'inconvénient de ne pas fonctionner dans le cas où la polarisation de l'antenne est circulaire.

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 structure de métamatériau présentant une simplicité de réalisation sous forme industrielle, tout en étant compatible avec de nombreuses applications.

Au moins un mode de réalisation particulier de l'invention a pour objectif de fournir une telle structure de métamatériau qui permette d'obtenir un radôme d'antenne.

Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir un tel radôme d'antenne qui permette d'améliorer les caractéristiques de rayonnement d'une antenne, tout en réduisant (ou tout du moins sans augmenter) ses dimensions. Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir un tel radôme d'antenne qui soit compatible avec un fonctionnement en polarisation linéaire et/ou circulaire.

Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir un tel radôme d'antenne qui soit adapté aux antennes de stations de base RFID dans la bande UHF.

4. EXPOSÉ DE L'INVENTION

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé une structure de métamatériau comprenant au moins un bloc élémentaire comprenant un support en matériau diélectrique, ledit support comprenant une face supérieure et une face inférieure. Ledit au moins un bloc élémentaire est tel qu'il comprend une première unité électriquement conductrice disposée sur la face supérieure du support et comprenant :

- un premier élément conducteur en forme de C comprenant des première et deuxième extrémités ;

- un deuxième élément conducteur en forme de C comprenant des troisième et quatrième extrémités, lesdits premier et deuxième éléments conducteurs étant agencés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les première et troisième extrémités se font face et sont séparées par un premier espace, et les deuxième et quatrième extrémités se font face et sont séparées par un deuxième espace ;

- un premier connecteur configuré pour connecter la première extrémité à la quatrième extrémité.

De façon avantageuse, lesdits premier et deuxième éléments conducteurs en forme de C sont identiques.

Avantageusement, le premier connecteur a une forme rectiligne

De façon avantageuse, chaque élément conducteur en forme de C est un arc de cercle dont le centre correspond au milieu du premier connecteur.

Avantageusement, ledit au moins un bloc élémentaire comprend une deuxième unité électriquement conductrice disposée sur la face inférieure du support et comprenant : - un troisième élément conducteur en forme de C comprenant des cinquième et sixième extrémités ;

- un quatrième élément conducteur en forme de C comprenant des septième et huitième extrémités, lesdits troisième et quatrième éléments conducteurs étant agencés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les cinquième et septième extrémités se font face et sont séparées par un troisième espace, et les sixième et huitième extrémités se font face et sont séparées par un quatrième espace ;

- un deuxième connecteur configuré pour connecter la cinquième extrémité à la huitième extrémité.

De façon avantageuse, les milieux des premier et deuxième connecteurs sont superposés.

Avantageusement, lesdites première et deuxième unités conductrices sont superposées avec une rotation de 90° du premier connecteur par rapport au deuxième connecteur.

De façon avantageuse, lesdites première et deuxième unités conductrices sont identiques.

Avantageusement, ladite première unité conductrice comprend au moins un composant actif.

Avantageusement, ladite deuxième unité conductrice comprend au moins un composant actif.

Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne une structure de métamatériau comprenant au moins un bloc élémentaire comprenant :

- un support en matériau diélectrique, ledit support comprenant une face supérieure et une face inférieure ;

- un résonateur en anneau fendu disposé sur la face supérieure du support et comprenant un carré fendu intérieur et un carré fendu extérieur entourant ledit carré fendu intérieur.

La structure de métamatériau est telle qu'elle est adaptée pour fonctionner dans une bande de fréquence allant de 860 MHz à 960 MHz.

Avantageusement, chacun des carrés fendus intérieur et extérieur est formé par une piste métallique de largeur d'environ 1mm et comprend une fente de largeur d'environ 2mm, les fentes des carrés fendus intérieur et extérieur étant alignées l'une par rapport à l'autre. Chaque côté du carré fendu intérieur mesure environ 17mm. Chaque côté du carré fendu extérieur mesure environ 20mm. L'espacement entre les carrés fendus intérieur et extérieur est d'environ 0,5mm.

De façon avantageuse, ledit au moins un bloc élémentaire comprend un ruban métallique rectiligne de longueur d'environ 22mm et de largeur d'environ 2mm, disposé sur la face inférieure du support, les fentes des carrés fendus intérieur et extérieur étant superposées au-dessus dudit ruban métallique.

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 :

la figure 1, décrite ci-dessus en relation avec l'art antérieur, illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en matériau main gauche à base de résonateurs en anneau fendu et de rubans conducteurs ;

la figure 2, décrite ci-dessus en relation avec l'art antérieur, illustre un exemple d'un bloc élémentaire de matériau main gauche à base de résonateur en anneau fendu ;

la figure 3, décrite ci-dessus en relation avec l'art antérieur, illustre un exemple d'un bloc élémentaire de matériau main gauche à base de résonateur en forme de S ;

la figure 4 illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en métamatériau selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

la figure 5 présente un exemple d'antenne selon l'invention ;

la figure 6 illustre un bloc élémentaire de métamatériau selon le premier mode de réalisation de la figure 4 ;

la figure 7a présente la courbe du coefficient de réflexion de l'antenne de la figure 5 en polarisation linéaire ;

la figure 7b présente la courbe de gain de l'antenne de la figure 5 en polarisation linéaire ; la figure 8a présente la courbe du coefficient de réflexion de l'antenne de la figure 5 en polarisation circulaire ;

la figure 8b présente la courbe de gain de l'antenne de la figure 5 en polarisation circulaire ;

la figure 9 présente les courbes de permittivité et de perméabilité d'un réseau constitué de blocs élémentaires de métamatériau de la figure 6 ;

la figure 10a présente la courbe du coefficient de réflexion du système antenne de la figure 4 en polarisation linéaire ;

la figure 10b présente la courbe de gain du système antenne de la figure 4 en polarisation linéaire ;

la figure l ia présente la courbe du coefficient de réflexion du système antenne de la figure 4 en polarisation circulaire ;

la figure 1 1b présente la courbe de gain du système antenne de la figure 4 en polarisation circulaire ;

la figure 1 1c illustre une configuration dans laquelle un radôme selon un mode de réalisation de l'invention est orienté suivant un angle d'orientation de +45° par rapport à l'antenne ;

la figure 12 illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en métamatériau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;

la figure 13 illustre un bloc élémentaire de métamatériau selon le deuxième mode de réalisation de la figure 12 ;

la figure 14a présente la courbe du coefficient de réflexion du système antenne de la figure 1 le en polarisation circulaire ;

la figure 14b présente la courbe de gain du système antenne de la figure 11c en polarisation circulaire ;

la figure 15 illustre un système antenne comprenant un radôme en matériau main gauche optimisé pour la bande UHF-RFID, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;

la figure 16 illustre un bloc élémentaire de matériau main gauche optimisé pour la bande UHF-RFID selon le mode de réalisation de la figure 15 ; la figure 17 présente les courbes des parties réelles de permittivité, et de l'indice de réfraction de perméabilité d'un réseau constitué de blocs élémentaires de matériau main gauche de la figure 16 ;

la figure 18a présente la courbe du coefficient de réflexion du système antenne de la figure 15 en polarisation linéaire ;

la figure 18b présente la courbe de gain du système antenne de la figure 15 en polarisation linéaire ;

la figure 19 illustre un système antenne comprenant un radôme en métamatériau optimisé pour la bande UHF-RFID, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;

la figure 20 présente la courbe de gain de l'antenne (seule) de la figure 19 en polarisation linéaire ;

la figure 21 illustre un bloc élémentaire de métamatériau optimisé pour la bande UHF-RFID selon le mode de réalisation de la figure 19 ;

la figure 22 présente les courbes des parties réelles de permittivité et de perméabilité d'un réseau constitué de blocs élémentaires de métamatériau de la figure 21 ;

la figure 23 présente la courbe de gain du système antenne de la figure 19 en polarisation linéaire ; et

les figures 24, 25 et 26 illustrent chacune une configuration dans laquelle le radôme en métamatériau selon l'invention est positionné verticalement au plan de l'élément rayonnant.

6. DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION

Il est donc proposé des structures de métamatériaux capables de fonctionner en polarisation linéaire et/ou circulaire. Les structures de métamatériaux selon l'invention présentent une permittivité négative et/ou une perméabilité négative dans un spectre de fréquences donné et relativement large. Elles peuvent être utilisées comme radôme d'antenne pour augmenter la directivité et le gain d'une antenne. Les structures de métamatériaux selon l'invention peuvent être utilisées dans la gamme des UHF et des hyperfréquences et pour tout type d'antenne, et sa fabrication reste simple. Dans la suite de la description, on décrit le cas particulier d'un système antenne comprenant une antenne patch configurée pour opérer dans la bande UHF-RFID. L'homme du métier étendra sans difficulté cet enseignement à tout autre type d'antenne et à toute autre bande de fréquences.

6. 1 Radôme en métamatériau selon un premier mode de réalisation de l'invention

La figure 4 illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en métamatériau selon un premier mode de réalisation de l'invention.

Le système antenne 40 comprend :

une antenne patch 401 comprenant :

o une structure porteuse (par exemple, une couche diélectrique, magnétique, à air, ...) 41 ;

o un élément rayonnant carré 42 ; et

un radôme 43.

Le système antenne 40 est configuré et dimensionné pour fonctionner dans la bande UHF-RFID. La bande UHF-RFID s'étend de 860 MHz à 960 MHz.

La figure 5 présente un exemple d'antenne 401 selon l'invention. Cette figure 5 illustre un exemple de réalisation de la structure porteuse 41 et de l'élément rayonnant 42.

Dans l'exemple de la figure 5, la structure porteuse 41 comprend un plan de masse 5 1 imprimé sur la face inférieure d'une première couche 52 de matériau diélectrique. La structure porteuse 41 comprend une deuxième couche 54 de matériau diélectrique qui est séparée de la première couche 52 de matériau diélectrique par une couche d'air 53.

L'élément rayonnant 42 est imprimé sur la face supérieure de la deuxième couche 54 de matériau diélectrique.

L'élément rayonnant 42 et le plan de masse 51 sont dimensionnés pour opérer dans la bande UHF-RFID. Dans un mode de réalisation particulier, l'élément rayonnant 42 et le plan de masse 51 sont de forme carrée, la longueur (Lp) de l'élément rayonnant 42 étant d'environ 130mm et la longueur (Lra) du plan de masse 51 étant d'environ 250mm. L'élément rayonnant 42 est alimenté via un connecteur classique 55 du type SMA. Un connecteur SMA classique comprend une lame centrale d'une longueur d'environ 15mm. L'excitation de l'élément rayonnant 42 peut être réalisée suivant différentes techniques parmi lesquelles on peut citer la sonde coaxiale, la ligne microbande, le couplage par proximité ou le couplage par une fente.

Dans ce mode de réalisation particulier, les première et deuxième couches de matériau diélectrique 52 et 54 comprennent chacune une couche d'époxy du type FR4. Dans cet exemple de réalisation, chaque couche d'époxy FR4 présente une hauteur de 1,6mm. Ce qui est avantageux en terme de coût de revient.

Dans un autre mode de réalisation, les couches d'époxy FR4 peuvent être remplacées par des couches d'air (ceci permet notamment de réduire les coûts de production et d'alléger la structure) ou d'autres types de substrats.

Du fait que la hauteur de l'antenne doit être inférieure à 15mm (hauteur du connecteur SMA), la hauteur de la couche d'air 53 est de 11,2mm.

Dans cet exemple de réalisation, la hauteur totale de l'antenne est donc de 14,4mm.

L'élément rayonnant carrée 42 est capable de fonctionner aussi bien en polarisation linéaire qu'en polarisation circulaire (selon l'emplacement du dispositif d'excitation 55).

Une simulation électromagnétique 3D a été réalisée. Le logiciel HFSS (marque commerciale déposée) a été utilisé pour simuler les performances en termes de coefficient de réflexion (noté SI 1) et de gain de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation linéaire (figures 7a et 7b) et en polarisation circulaire (figures 8a et 8b).

La figure 7a présente la courbe 71 du coefficient de réflexion de l'antenne de la figure 5 en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz.

La figure 7b présente la courbe 72 de gain de l' antenne de la figure 5 en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz.

Comme on peut le voir, l'antenne 401 de la figure 5 en polarisation linéaire présente une fréquence de résonance à environ 883 MHz et un gain maximal d'environ 10 dBi. La figure 8a présente la courbe 81 du coefficient de réflexion de l'antenne de la figure 5 en polarisation circulaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz.

La figure 8b présente la courbe 82 de gain de l'antenne 401 de la figure 5 en polarisation circulaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz.

Comme on peut le voir, l'antenne de la figure 5 en polarisation circulaire présente une fréquence de résonance à environ 881 MHz et un gain maximal d'environ 9,5 dBi.

De nouveau en référence à la figure 4, le radôme 43 comprend une structure de métamatériau selon l'invention. Cette structure de métamatériau comprend une pluralité de blocs élémentaires selon l'invention.

On décrit maintenant en référence à la figure 6 un bloc élémentaire de métamatériau selon un premier mode de réalisation de l'invention.

Dans ce premier mode de réalisation de l'invention, le bloc élémentaire de métamatériau 60 comprend un support 61 en matériau diélectrique de forme carré et de côté d'environ 45mm. Ainsi, et comme illustré dans l'exemple de la figure 4, le radôme 43 se présente sous la forme d'une matrice 5x5 dont chaque cellule comprend le bloc élémentaire de métamatériau 60. Bien entendu, cet exemple n'est pas limitatif. Par exemple, le radôme 43 peut se présenter sous la forme d'une calotte de sphère, d'un cône ou d'un cylindre.

Dans une variante de réalisation, les blocs élémentaires de métamatériau selon l'invention peuvent être insérés dans ou peuvent constituer le substrat de l'élément rayonnant.

Comme illustré sur la figure 6, le support 61 présente une hauteur (hsub) d'environ 1,6mm.

Le bloc élémentaire de métamatériau 60 comprend une unité électriquement conductrice 62 imprimée sur la face supérieure du support 61. Par exemple, l'impression de l'unité conductrice 62 sur le support 61 est obtenue facilement par la mise en œuvre de techniques de photolithographie. De cette façon, on réduit les coûts de fabrication. Bien entendu, d'autres techniques d'impression de circuits imprimés peuvent être mises en œuvre. L'unité conductrice 62 comprend :

- un premier élément conducteur 621 en forme de C comprenant des première et deuxième extrémités El et E2 ;

- un deuxième élément conducteur 622 en forme de C comprenant des troisième et quatrième extrémités E3 et E4 ; et

- un connecteur 623 disposé sur la face supérieure du support 61.

Les premier et deuxième éléments conducteurs 621 et 622 sont agencés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les première et troisième extrémités El et E3 se font face et sont séparées par un espace (g), et les deuxième et quatrième extrémités E2 et E4 se font face et sont séparées par un espace (g).

Le connecteur 623 est configuré pour connecter la première extrémité El à la quatrième extrémité E4. Dans ce premier exemple de réalisation particulier, le connecteur 623 est un ruban métallique rectiligne. Dans une variante de réalisation, le connecteur 623 peut prendre une forme courbée ou en méandre. Dans une variante de réalisation, le connecteur 623 peut être configuré pour connecter la deuxième extrémité E2 à la troisième extrémité E3.

Dans ce premier exemple de réalisation particulier, la largeur de chacun des premier et deuxième éléments conducteurs 621 et 622 et du connecteur 623 est d'environ 1mm.

Dans l'exemple de la figure 6, les premier et deuxième éléments conducteurs 621 et 622 sont identiques. Chaque élément conducteur 621 et 622 est un arc de cercle dont le centre correspond au milieu du connecteur 623. Bien entendu, dans un autre mode de réalisation les premier et deuxième éléments conducteurs 621 et 622 peuvent être différents, c'est-à-dire qu'ils peuvent présenter des dimensions et des courbes en C différentes. Par exemple, ils peuvent être issus de deux cercles de centres différents. Dans ce cas, la fréquence de fonctionnement pourra varier, ce qui constitue un moyen d'ajustement en fonction de la fréquence de travail souhaitée.

Dans l'exemple de la figure 6, les extrémités des premier et deuxième éléments conducteurs 621 et 622 sont espacées d'environ 20mm. Bien entendu, dans un autre mode de réalisation les espaces entre les première et troisième extrémités El et E3, et les deuxième et quatrième extrémités E2 et E4 peuvent être différents. Par exemple, les première et troisième extrémités El et E3 peuvent être espacées d'environ 40mm et les deuxième et quatrième extrémités E2 et E4 d'environ 10mm. Dans ce cas, la fréquence de fonctionnement pourra varier, ce qui constitue un moyen d'ajustement en fonction de la fréquence de travail souhaitée. On peut envisager de placer dans ces espaces (ou gaps) des diodes varicaps connectant les extrémités E2 à E4 et/ou El à E3, et/ou au niveau du ruban connecteur 623. Ceci permet de rendre le système antenne agile en fréquence.

Le logiciel HFSS (marque commerciale déposée) a été utilisé pour simuler les performances en termes de permittivité (ε) et de perméabilité (μ) d'un réseau constitué de blocs élémentaires de métamatériau 60 selon le premier mode de réalisation de l'invention (décrit en relation avec la figure 6).

La figure 9 présente les courbes des parties réelles de permittivité 91 et de perméabilité 92 d'un réseau constitué de blocs élémentaires de métamatériau de la figure 6 pour la bande de fréquences allant de 500 MHz à 1 GHz.

Comme on peut l e voir, l e réseau constitué de blocs élémentaires de métamatériau de la figure 6 présente une perméabilité positive dans la bande 500 MHz à 1 GHz et une permittivité négative pour les fréquences comprises dans la bande 690 MHz à 1 GHz. Ainsi, il a été constaté que, contrairement aux métamatériaux à base de résonateurs en anneau fendu et de rubans conducteurs de l' art antérieur (décrit ci- dessus), la permittivité du métamatériau selon le premier mode de réalisation de l'invention est négative dans une bande de fréquence d'environ 0,5 GHz au lieu de 0, 1 GHz. L'utilisation du métamatériau selon le premier mode de réalisation de l'invention implique donc une meilleure stabilité de système et par conséquent une souplesse en précision de réalisation.

On présente maintenant en relation avec les figures 10a, 10b, lia et 11b les résultats de simulation électromagnétique du système antenne 40 (antenne avec radôme) de la figure 4.

Le logiciel HFSS (marque commerciale déposée) a été utilisé pour simuler les performances en termes de coefficient de réflexion (noté S U) et de gain du système antenne 40 de la figure 4 en polarisation linéaire (figures 10a et 10b) et en polarisation circulaire (figures 1 la et 1 lb). Dans l'exemple de réalisation présenté, le radôme 43 est placé à une distance d'environ 120mm (c'est-à-dire à environ λο/3) de l'élément rayonnant 42.

La figure 10a présente la courbe 101 du coefficient de réflexion du système antenne 40 de la figure 4 en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 10a la courbe 71 du coefficient de réflexion de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation linéaire. Ainsi, en présence du radôme 43 l'adaptation est améliorée.

La figure 10b présente la courbe 102 de gain du système antenne 40 de la figure 4 en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 10b la courbe 72 de gain de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation linéaire.

Comme on peut le voir, le système antenne 40 de la figure 4 en polarisation linéaire présente une fréquence de résonance à environ 889 MHz et un gain maximal d'environ 12,5 dBi. Le radôme 43 permet donc d'augmenter le gain global de l'antenne en polarisation linéaire d'environ 2 dBi.

La figure lia présente la courbe 1 1 1 du coefficient de réflexion du système antenne 40 de la figure 4 en polarisation circulaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure l ia la courbe 81 du coefficient de réflexion de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation circulaire. Ainsi, en présence du radôme 43 l'adaptation est améliorée.

La figure 11b présente la courbe 112 de gain du système antenne 40 de la figure 4 en polarisation circulaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 1 lb la courbe 82 de gain de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation circulaire.

Comme on peut le voir, le système antenne 40 de la figure 4 en polarisation circulaire présente une fréquence de résonance à environ 889 MHz et un gain maximal d'environ 10,3 dBi. Le radôme 43 permet donc d'augmenter le gain global de l'antenne en polarisation circulaire d'environ 1 dBi.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, et comme illustré sur la figure 11c, le radôme 43 peut être orienté par rapport à l'antenne 401 suivant un angle d'orientation déterminé en fonction de l'augmentation de gain souhaité dans le plan Φ et/ou Θ. Dans l'exemple de la figure 11c, le radôme 43 est orienté suivant un angle d'orientation de +45° par rapport à l'antenne 401. Pour l'exemple de la figure 1 le, il a été constaté que l'augmentation de gain est d'environ 2dBi selon Θ. Dans un autre exemple (non illustré), le radôme 43 est orienté suivant un angle d'orientation de -45° par rapport à l'antenne 401. Pour cet exemple, il a été constaté que l'augmentation de gain est d' environ 2dBi selon Φ. Dans une variante de réalisation, il est possible d'envisager de mettre en œuvre un système pour faire pivoter l'élément rayonnant ou le radôme entre -45° et +45°, afin de favoriser le rayonnement dans la direction envisagée. Dans une variante de réalisation, l'unité conductrice 62 peut comprendre un ou plusieurs composants actifs (composants semi-conducteurs) tels que, par exemple, des diodes varicaps. Le système antenne 40 pourra donc comprendre un dispositif de contrôle dynamique de tels composants actifs. Par exemple, on pourra envisager un dispositif de contrôle en tension de diodes varicaps.

6. 2 Radôme en métamatériau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention

La figure 12 illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en métamatériau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Le système antenne 120 comprend :

une antenne patch 125 comprenant :

o une structure porteuse 122 ;

o un élément rayonnant carré 123 ; et

un radôme 121.

La structure porteuse 122 et l'élément rayonnant 123 sont respectivement identiques à la structure porteuse 41 et l'élément rayonnant 42 décrites ci-dessus en relation avec les figures 4 et 5. Ces éléments ne sont donc pas décrits à nouveau ci-après.

Le radôme 121 comprend une structure de métamatériau. Cette structure de métamatériau comprend une pluralité de blocs élémentaires selon l'invention.

On décrit maintenant en référence à la figure 13 un bloc élémentaire de métamatériau selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Dans ce deuxième mode de réalisation de l'invention, le bloc élémentaire de métamatériau 130 comprend un support 131 en matériau diélectrique de forme carré et de côté d'environ 45mm. Ainsi, et comme illustré dans l'exemple de la figure 12, le radôme 121 se présente sous la forme d'une matrice 5x5 dont chaque cellule comprend le bloc élémentaire de métamatériau 130. Bien entendu, cet exemple n'est pas limitatif. Par exemple, le radôme 121 peut se présenter sous la forme d'une calotte de sphère, d'un cône ou d'un cylindre.

Comme illustré sur la figure 13, le support 13 1 présente une hauteur (hsub) d'environ 1,6mm. On note que cette hauteur constitue un des paramètres sur lesquels il est possible d'intervenir pour changer la fréquence de fonctionnement du système si nécessaire.

Le bloc élémentaire de métamatériau 130 comprend une première unité électriquement conductrice 132 imprimée sur la face supérieure du support 131, et une deuxième unité électriquement conductrice 133 imprimée sur la face inférieure du support 131.

Par exemple, l'impression des unités conductrices 132 et 133 sur le support 131 est obtenue par la mise en œuvre de techniques de photolithographie. De cette façon, on réduit les coûts de fabrication. Bien entendu, d'autres techniques d'impression de circuits imprimés peuvent être mises en œuvre.

La première unité conductrice 132 comprend :

- un premier élément conducteur 1321 en forme de C comprenant des première et deuxième extrémités El i et E12 ;

- un deuxième élément conducteur 1322 en forme de C comprenant des troisième et quatrième extrémités El 3 et E14 ; et

- un connecteur 1323 disposé sur la face supérieure du support 131.

Les premier et deuxième éléments conducteurs 1321 et 1322 sont agencés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les première et troisième extrémités El i et El 3 se font face et sont séparées par un espace, et les deuxième et quatrième extrémités E12 et E14 se font face et sont séparées par un espace (g).

Le connecteur 1323 est configuré pour connecter la première extrémité El i à la quatrième extrémité E14. Dans cet exemple de réalisation, le connecteur 1323 a une forme rectiligne. Dans une variante de réalisation, le connecteur peut prendre une forme courbée ou en méandre. Dans une variante de réalisation, le connecteur 1323 peut être configuré pour connecter la deuxième extrémité E12 à la troisième extrémité El 3.

La deuxième unité conductrice 133 comprend :

- un troisième élément conducteur 1331 en forme de C comprenant des cinquième et sixième extrémités El 5 et El 6 ;

- un quatrième élément conducteur 1332 en forme de C comprenant des septième et huitième extrémités El 7 et El 8 ; et

- un connecteur 1333 disposé sur la face inférieure du support 131.

Les troisième et quatrième éléments conducteurs 1331 et 1332 sont agencés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que les cinquième et septième extrémités El 5 et El 7 se font face et sont séparées par un espace (g), et les sixième et huitième extrémités El 6 et El 8 se font face et sont séparées par un espace (g).

Le connecteur 1333 est configuré pour connecter la cinquième extrémité El 5 à la huitième extrémité El 8. Dans cet exemple de réalisation, le connecteur 1333 a une forme rectiligne.

Comme illustré, les connecteurs 1323 et 1333 sont agencés l'un par rapport à l'autre de telle sorte qu'ils se trouvent superposés en leur milieu A. En d'autres termes, les milieux des connecteurs 1323 et 1333 sont superposés.

Le connecteur 1323 forme un angle Θ avec le connecteur 1333. Dans ce deuxième exemple de réalisation particulier, le connecteur 1323 s'étend perpendiculairement au connecteur 1333 (en d'autre terme 9=90°). En d'autres termes, les première et deuxième unités conductrices 132 et 133 sont superposées avec une rotation de 90° du premier connecteur par rapport au deuxième connecteur. Bien entendu, cet exemple n'est pas limitatif. Par exemple, l'angle Θ peut prendre une valeur entre 10° et 170°.

Dans ce deuxième exemple de réalisation particulier, la largeur de chacun des éléments conducteurs et des connecteurs est d'environ 1mm. On note que cette largeur constitue un des paramètres sur lesquels il est possible d'intervenir pour changer la fréquence de fonctionnement du système si nécessaire.

Dans l'exemple de la figure 13, les première et deuxième unités conductrices

132 et 133 sont identiques. Comme on peut le voir, les éléments conducteurs 1321 et 1322 de la première unité conductrice 132 et les éléments conducteurs 1331 et 1332 de la deuxième unité conductrice 133 se chevauchent à certains endroits B, C, D et E. Ces chevauchements ont pour effet de diminuer la fréquence de fonctionnement du système. Bien entendu, dans un autre mode de réalisation les première et deuxième unités conductrices 132 et 133 peuvent présenter des dimensions différentes de telle sorte que, par exemple, la deuxième unité conductrice 133 s'étend à l'intérieur de la première unité conductrice 132.

Une autre variante de réalisation peut consister à placer ou imprimer sur la même face du support (substrat) diélectrique ou magnétique les deux unités conductrices concentriques ou de dimensions différentes. Pour éviter le contact électrique entre les deux rubans métalliques 1323 et 1333, il est proposé de réaliser deux vias de part et d'autre de l'un des connecteurs, permettant de relier les deux bras de l'autre à travers la face opposée du support. Comme on peut imprimer totalement l 'un des deux connecteurs 1323 ou 1333 sur la face opposée de support et relié ses extrémités aux extrémités opposées des deux C internes.

Dans l'exemple de la figure 13, les extrémités des premier et deuxième éléments conducteurs 1321 et 1322 sont espacées d'une distance (g) d'environ 20mm, et les extrémités des troisième et quatrième éléments conducteurs 1331 et 1332 sont espacées d'une distance (g) d'environ 20mm. Bien entendu, d'autres valeurs d'espacement (g) peuvent être envisagées. Dans ce cas, la fréquence de fonctionnement pourra varier, ce qui constitue un moyen d'ajustement en fonction de la fréquence de travail souhaitée.

Par ailleurs, dans une variante de réalisation, il est proposé de remplacer ces espacements (g) par des diodes varicaps.

On présente maintenant en relation avec les figures 14a et 14b les résultats de simulation électromagnétique du système antenne 120 (antenne avec radôme) dans le cas où le radôme 121 est orienté suivant un angle d'orientation de +45° par rapport à l'élément rayonnant 123. Cette simulation électromagnétique a été réalisée à l'aide du logiciel HFSS (marque commerciale déposée).

Dans l'exemple de réalisation présenté, le radôme 121 est placé à une distance d'environ 80mm (c'est-à-dire à environ λο/4) de l'élément rayonnant 123. La figure 14a présente la courbe 141 du coefficient de réflexion du système antenne 120 de la figure 12 en polarisation circulaire pour la bande de fréquences allant de 840 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 14a la courbe 81 du coefficient de réflexion de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation circulaire. Ainsi, en présence du radôme 121 l'adaptation est améliorée.

La figure 14b présente la courbe 142 de gain du système antenne 120 de la figure 12 en polarisation circulaire pour la bande de fréquences allant de 840 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 14b la courbe 82 de gain de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation circulaire.

Comme on peut le voir, le système antenne 120 de la figure 12 en polarisation circulaire présente une fréquence de résonance à environ 907 MHz et un gain maximal d'environ 10,7 dBi. Le radôme 121 permet donc d'augmenter le gain global de l'antenne en polarisation circulaire d'environ 1 dBi. En outre, par rapport au radôme 43 de la figure 4 (comprenant une seule unité conductrice sur la face supérieure du support) le radôme 121 (comprenant une unité conductrice sur la face supérieure du support et une unité conductrice sur la face inférieure du support) permet de rendre la polarisation circulaire de l'antenne parfaite.

6. 3 Radôme en matériau main gauche optimisé pour la bande UHF-RFID

On connaît déjà des radômes en matériau main gauche capables de fonctionner dans la bande X ou la bande haute UHF (c'est-à-dire pour des fréquences supérieures à 2GHz). Toutefois à ce jour, il n'existe pas de solutions pour la bande basse UHF (c'est- à-dire pour des fréquences inférieures à 2GHz).

Il est proposé ici un nouveau radôme en matériau main gauche capable de fonctionner dans la bande basse UHF, et notamment dans la bande UHF-RFID (860 MHz à 960 MHz). Comme on le verra ci-après, ce nouveau radôme en matériau main gauche permet d'augmenter de façon significative le gain d'une antenne UHF-RFID à polarisation rectiligne.

La figure 15 illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en matériau main gauche optimisé pour la bande UHF-RFID. Pour des raisons de clarté, une seule moitié du système antenne est représentée sur la figure 15.

Le système antenne 160 comprend : une antenne patch 165 comprenant :

o une structure porteuse 162 ;

o un élément rayonnant carré 163 ; et

un radôme 161.

Dans cet exemple, la structure porteuse 162 et l'élément rayonnant 163 sont respectivement identiques à la structure porteuse 41 et l'élément rayonnant 42 décrites ci-dessus en relation avec les exemples des figures 4 et 5. Ces éléments ne sont donc pas décrits à nouveau ci-après.

Le radôme 161 comprend une structure de matériau main gauche optimisé pour la bande UHF-RFID. Cette structure de matériau main gauche comprend une pluralité de blocs élémentaires 170 disposés en rangés et colonnes selon une matrice.

La figure 16 illustre un bloc élémentaire de matériau main gauche optimisé pour la bande UHF-RFID.

Le bloc élémentaire de matériau main gauche 170 comprend un support 171 en matériau diélectrique comprenant une face supérieure 172 sur laquelle est disposé un résonateur en anneau fendu 174, et une face inférieure 173 sur laquelle est disposé un ruban métallique linéaire 175.

Le support 171 est de forme carrée. Bien entendu, il peut être d'une autre forme (rectangulaire, circulaire, ... , suivant la forme du résonateur en anneau fendu). Chaque côté du carré mesure environ 22mm. Le support 171 présente une hauteur (hsub) d'environ 1,6mm mais peut être de dimensionnement différent.

Le résonateur en anneau fendu 174 comprend un carré fendu intérieur 1741 et un carré fendu extérieur 1742.

Le carré fendu intérieur 1741 est formé par une piste métallique de largeur d'environ 1mm. Chaque côté du carré fendu intérieur 1741 mesure environ 17mm. Le carré fendu intérieur 1741 comprend une fente dont la largeur est d'environ 2mm.

L'espacement entre les carrés fendus intérieur 1741 et extérieur 1742 est d'environ 0,5mm.

Le carré fendu extérieur 1742 est formé par une piste métallique de largeur d'environ 1mm. Chaque côté du carré fendu extérieur 1742 mesure environ 20mm. Le carré fendu extérieur 1742 comprend une fente dont la largeur est sensiblement égale à celle de la fente du carré fendu intérieur 1741, c'est-à-dire environ 2mm. Les fentes des carrés fendus intérieur 1741 et extérieur 1742 sont alignées l'une par rapport à l'autre.

Le ruban métallique rectiligne 175 a une longueur sensiblement égale à celle du support 171, c'est-à-dire environ 22mm, et une largeur sensiblement égale à celle des fentes, c'est-à-dire environ 2mm.

Le logiciel HFSS (marque commerciale déposée) a été utilisé pour extraire les paramètres de permittivité (ε) et de perméabilité (μ) d'un réseau constitué de blocs élémentaires de matériau main gauche 170.

La figure 17 présente les courbes des parties réelles de permittivité 181 , de perméabilité 182 et de l'indice de réfraction d'un réseau constitué de blocs élémentaires 170 de la figure 16 pour la bande de fréquences allant de 500 MHz à 1 GHz.

Comme on peut le voir, le réseau constitué de blocs élémentaires de matériau main gauche de la figure 16 présente simultanément une perméabilité et une permittivité négatives pour les fréquences comprises dans la bande 790 MHz à 920 MHz.

On présente maintenant en relation avec les figures 18a et 18b les résultats de simulation électromagnétique du système antenne 160 (antenne avec radôme) de la figure 15. Cette simulation électromagnétique a été réalisée à l'aide du logiciel HFSS (marque commerciale déposée).

Dans l'exemple de réalisation présenté, le radôme 161 est placé à une distance d'environ 80mm (c'est-à-dire à environ λο/4) de l'élément rayonnant 163.

La figure 18a présente la courbe 191 du coefficient de réflexion du système antenne 160 de la figure 15 en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 840 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 18a la courbe 81 du coefficient de réflexion de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation linéaire.

La figure 18b présente la courbe 192 de gain du système antenne 160 de la figure 15 en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 840 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 18b la courbe 82 de gain de l'antenne 401 (sans radôme) de la figure 5 en polarisation linéaire.

Comme on peut le voir, le système antenne 160 de la figure 15 en polarisation linéaire présente une fréquence de résonance à environ 918 MHz et un gain maximal d'environ 13,2 dBi. Le radôme 161 permet donc d'augmenter le gain global de l'antenne en polarisation linéaire d'environ 3 dBi.

6. 4 Radôme en métamatériau à base de résonateur fendu optimisé pour la bande UHF-RFID

On connaît déjà des métamatériaux à base de résonateur fendu capables de fonctionner dans la bande X ou à des fréquences supérieures à 2GHz. Toutefois à ce jour, il n'existe pas de solutions à base de résonateur fendu pour la bande basse UHF (c'est-à-dire pour des fréquences inférieures à 2GHz).

Il est proposé ici un nouveau radôme en métamatériau à base de résonateur fendu capable de fonctionner dans la bande basse UHF, et notamment dans la bande UHF- RFID (860 MHz à 960 MHz). Comme on le verra ci-après, ce nouveau radôme en métamatériau permet d'augmenter de façon significative le gain d'une antenne UHF- RFID à polarisation rectiligne.

La figure 19 illustre un exemple d'un système antenne comprenant un radôme en métamatériau à base de résonateur fendu optimisé pour la bande UHF-RFID. Pour des raisons de clarté, une seule moitié du système antenne est représentée sur la figure 19.

Le système antenne 2000 comprend :

une antenne patch 2005 comprenant :

o une structure porteuse 2002, constituée de FR4 d'épaisseur d'environ

14,4mm ;

o un plan de masse 2004 ;

o un élément rayonnant carré 2003 ; et

un radôme 2001.

Dans cet exemple, l'élément rayonnant 2003 et le plan de masse 2004 sont dimensionnés pour opérer dans la bande UHF-RFID. Dans un mode de réalisation particulier, la longueur de l'élément rayonnant 2003 est d'environ 75mm et la longueur du plan de masse 2004 est d'environ 225mm. La figure 20 présente la courbe 2100 de gain de l'antenne de la figure 19, en absence de radôme, en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 800 MHz à 1 GHz. Le radôme 2001 comprend un réseau de résonateur fendu optimisé pour la bande UHF-RFID.

La figure 21 illustre un bloc élémentaire comprenant un résonateur fendu optimisé pour la bande UHF-RFID

Le bloc élémentaire 2200 comprend un support 2201 en matériau diélectrique comprenant une face supérieure 2202 sur laquelle est disposé un résonateur en anneau fendu 2204.

Le support 2201 est de forme carrée. Bien entendu, il peut être d'une autre forme (rectangulaire, circulaire, ... , suivant la forme du résonateur en anneau fendu). Chaque côté du carré mesure environ 22mm. Le support 2201 présente une hauteur (hsub) d'environ 1,6mm.

Le résonateur en anneau fendu 2204 comprend un carré fendu intérieur 22041 et un carré fendu extérieur 22042.

Le carré fendu intérieur 22041 est formé par une piste métallique de largeur d'environ 1mm. Chaque côté du carré fendu intérieur 22041 mesure environ 17mm. Le carré fendu intérieur 22041 comprend une fente dont la largeur est d'environ 2mm.

L' espacement entre les carrés fendus intérieur 22041 et extérieur 22042 est d'environ 0,5mm.

Le carré fendu extérieur 22042 est formé par une piste métallique de largeur d'environ 1mm. Chaque côté du carré fendu extérieur 22042 mesure environ 20mm. Le carré fendu extérieur 22042 comprend une fente dont la largeur est sensiblement égale à celle de la fente du carré fendu intérieur 22041, c'est-à-dire environ 2mm. Les fentes des carrés fendus intérieur 22041 et extérieur 22042 sont alignées l'une par rapport à l'autre.

Le logiciel HFSS (marque commerciale déposée) a été utilisé pour extraire les paramètres de permittivité (ε) et de perméabilité (μ) d'un réseau constitué de blocs élémentaires de matériau main gauche 170.

La figure 22 présente les courbes des parties réelles de permittivité 2301 et de perméabilité 2302 d'un réseau constitué de blocs élémentaires 2200 de la figure 21 pour la bande de fréquences allant de 500 MHz à 1 GHz. Comme on peut le voir, le réseau constitué de blocs élémentaires de la figure 21 présente une perméabilité négative pour les fréquences comprises dans la bande 820 MHz à 900 MHz.

On présente maintenant en relation avec la figure 23 les résultats de simulation électromagnétique du système antenne 2000 (antenne avec radôme) de la figure 19.

Cette simulation électromagnétique a été réalisée à l'aide du logiciel HFSS (marque commerciale déposée).

Dans l'exemple de réalisation présenté, le radôme 2001 est placé à une distance d'environ 40mm (c'est-à-dire à environ λο/8) de l'élément rayonnant 2003.

La figure 23 présente la courbe 2402 de gain du système antenne 2000 de la figure 19 en polarisation linéaire pour la bande de fréquences allant de 840 MHz à 1 GHz. Pour faciliter la comparaison, on a représenté sur la figure 23 la courbe 2100 de gain de l'antenne 2005 (sans radôme) en polarisation linéaire.

Comme on peut le voir, le système antenne 2000 de la figure 19 en polarisation linéaire présente une fréquence de résonance à environ 940 MHz et un gain maximal d'environ 8,2 dBi. Le radôme 2001 permet donc d'augmenter le gain global de l'antenne en polarisation linéaire d'environ 2,4 dBi.

Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en relation avec un nombre limité de modes de réalisation, l'homme du métier, à la lecture de la présente description, comprendra que d'autres modes de réalisation peuvent être imaginés sans sortir du cadre de la présente invention.

Par exemple, la structure antennaire (aussi appelée ci-dessus système antenne) peut être constituée d'un élément rayonnant, d'un plan de masse et d'un radôme en métamatériau de forme parallélépipédique ou en calotte sphérique pleine ou creuse. Un tel radôme est transparent aux ondes électromagnétiques. L'élément rayonnant peut être en structure planaire, filaire ou volumique, et de forme géométrique quelconque. L'élément rayonnant peut être séparé du plan de masse par un volume qui peut être constitué de l'air, de matériaux diélectrique et/ou magnétique ....

Dans une variante de réalisation, la structure antennaire peut ne pas présenter de plan de masse. Dans ce cas, il est proposé de mettre en œuvre un second radôme en métamatériau selon l'invention. Ce second radôme s'étend en dessous de l'élément rayonnant et est placé à la même distance de l'élément rayonnant que le premier radôme (s'étendant au-dessus de l'élément rayonnant). Par exemple, le radôme métamatériau peut se présenter sous la forme d'un cylindre (l'élément rayonnant s'étendant à l'intérieur du cylindre). Ce radôme est donc bien adapté au cas d'une antenne demi- onde filaire ou d'une antenne hélice.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, et comme illustré sur les figures 24, 25 et 26, le radôme en métamateriau selon l'invention peut être positionné verticalement ou perpendiculairement au plan de l'élément rayonnant. Dans le cas où le radôme en métamateriau selon l'invention est positionné verticalement au plan de l' élément rayonnant (figure 24), il a été constaté une augmentation de gain d'environ 3dBi et la fréquence de résonance (ou de fonctionnement) ne change pas en présence du radôme. La polarisation circulaire est parfaite.