DOMAINE DE L'INVENTION

L'invention concerne le domaine des antennes, et plus particulièrement les antennes capables de couvrir les bandes de fréquence allant d'environ 100 MHz à environ 500 MHz.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

Actuellement, il existe des antennes capables de balayer des sous- bandes de fréquence, typiquement de 1 18 MHz à174 MHz à 180 MHz, de 225 à 400 MHz ou encore de 400 à 500 MHz. Il n'existe en revanche pas d'antenne capable de balayer l'ensemble de ces fréquences et qui soit en outre omnidirectionnelle. Or, une telle antenne à large bande de fréquence est pourtant recherchée, notamment dans le domaine des communications, surveillance, navigation, etc. sur véhicules (porteurs) tels que les navires, bateaux ou encore les avions.

Par exemple, les documents US 7 099 686, US 4 835 538 et US 2015/0091760 décrivent une antenne d'émission/réception comportant un plan de masse, une première couche fixée sur le plan de masse excitée par une source d'alimentation, une deuxième couche fixée sur la première couche et une troisième couche, fixée sur la deuxième couche. Les différentes couches sont séparées par des diélectriques pleins. Toutefois, les antennes de ces documents ne sont capables de rayonner que dans une petite bande de fréquences.

RESUME DE L'INVENTION

Un objectif de l'invention est donc de proposer une solution d'antenne ayant un rayonnement omnidirectionnel, qui soit capable de balayer une très large bande de fréquences allant au moins de 130 MHz à 500 MHz, qui soit en outre d'encombrement réduit et qui puisse être réalisée de manière simple et à faible coût. Pour cela, l'invention propose une antenne d'émission/réception configurée pour couvrir une bande de fréquences comprise entre 100 MHz et 600 MHz, de préférence entre 130 MHz et 500 MHz, ladite antenne comportant :

- un plan de masse,

- une première couche, fixée sur le plan de masse, configurée pour être excitée par une source d'alimentation, ladite première couche comprenant une bande source présentant une dimension inférieure ou égale à λ/2, où λ est une longueur d'onde de fonctionnement,

- une deuxième couche, fixée sur la première couche, comprenant un résonateur magnétique configuré pour réaliser un couplage inductif avec la bande source,

- une troisième couche, fixée sur la deuxième couche, comprenant un résonateur électrique configuré pour réaliser un couplage capacitif avec la bande source.

Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de l'antenne décrite ci-dessus sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison :

- la longueur d'onde de fonctionnement λ correspond à une fréquence médiane de la bande de fréquence balayée par ladite antenne, typiquement une longueur d'onde λ d'un mètre,

- la bande source présente une dimension sensiblement égale à 0.504 λ ou 0.35 λ,

- la bande source comprend une base élargie depuis laquelle s'étend une languette sensiblement moins large que l'embase, la base présentant ayant une largeur d'environ 0.15 λ et une hauteur d'environ 0.075 λ et la languette présentant une largeur d'environ 0.075 λ et une hauteur comprise entre environ 0.35 λ et 0.5 λ,

- la deuxième couche comprend un support diélectrique sur lequel est fixé le résonateur magnétique, ledit résonateur magnétique comprenant une plaque métallique sur laquelle est connectée la masse et deux bras latéraux s'étendant depuis ses extrémités libres de la plaque métallique, de part et d'autre de la bande source,

- le support diélectrique comprend un matériau ayant résistance à la compression de l'ordre de 0.4 à 1 .5 MPa, une résistance à la traction de l'ordre de 1 .0 à 3 MPa et une résistance au cisaillement de l'ordre de 0.4 à 1 .5 MPa, pour une permittivité zr de l'ordre de 1 , par exemple une mousse du type Rohacell® 31 HF,

- les bras latéraux présentant une forme coudée de sorte que chaque bras comprend une première partie sensiblement parallèle à la bande source et une deuxième partie sensiblement perpendiculaire à la première partie et qui s'étend depuis la première partie en direction de la bande source,

la plaque métallique de la deuxième couche a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur d'environ 0.61 λ pour une hauteur d'environ 0.157 λ, la première partie de chaque bras latéral a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur d'environ 0.035 λ pour une hauteur d'environ 0.095 λ, et la deuxième partie de chaque bras latéral a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur d'environ 0.035 λ pour une hauteur d'environ 0.22 λ,

- la plaque métallique de la deuxième couche a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur d'environ 0.6 λ pour une hauteur d'environ 0.0844 λ, chaque bras latéral a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur d'environ 0.03 λ pour une hauteur d'environ 0.07A, et

- la plaque métallique comprenant en outre neuf plaquettes, s'étendant depuis la plaque entre les deux bras latéraux et présentant chacune une largeur d'environ 0.055 λ pour une hauteur d'environ 0.0351 λ.

- dans laquelle la deuxième couche comprend en outre deux bandes en forme de L dont des extrémités libres sont séparées d'une distance prédéfinie et sont positionnées de sorte à s'étendre de part et d'autre de la première couche, - l'antenne comprend en outre deux bandes supplémentaires s'étendant au-dessus de la première couche et de la deuxième couche, chaque bande supplémentaire étant connectée à l'une des bandes en forme de L de la deuxième couche à l'aide d'une bande métallique de connexion, qui s'étend entre le plan contenant les bandes supplémentaires et le plan contenant la deuxième couche,

- les bandes supplémentaires sont en forme de L et s'étendent sensiblement parallèlement aux bandes en forme de L de la deuxième couche,

- la troisième couche comprend une bordure périphérique de forme sensiblement rectangulaire définissant un espace interne rectangulaire traversant à l'intérieur duquel s'étend une partie centrale,

- la bordure périphérique comprend un bord inférieur et un bord supérieur, sensiblement parallèles et ayant une largeur d'environ 0.25 λ et une hauteur d'environ 0.025 λ, et deux bords latéraux sensiblement parallèles ayant une largeur d'environ 0.051 λ et une hauteur d'environ 0.272 λ, et la partie centrale comprend un insert de forme sensiblement rectangulaire présentant une largeur d'environ 0.144 λ et une hauteur d'environ 0.042 λ et définissant une fente, l'insert étant relié au bord supérieur et au bord inférieur de la bordure périphérique par l'intermédiaire de deux baguettes présentant une hauteur de 0.090 λ et une largeur de 0.025 λ,

- la bordure périphérique est formée par quatre sous-éléments en forme de F agencés de manière à former un rectangle, chaque sous-élément comprenant un montant et deux traverses sensiblement perpendiculaires au montant,

- le montant présente une largeur de 0.255 λ et une hauteur de 0.01738 λ, un première desdites traverses présente une largeur de 0.051 λ et une hauteur de 0.1263 λ, une deuxième desdites traverses présente une largeur de 0.018 λ et une hauteur de 0.0978 λ et est espacée de la première traverse par une distance de 0.0675 λ,

- les montants sont séparés deux à deux d'une distance de 0.015 λ et les premières traverses sont séparées deux à deux d'une distance de 0.02 λ, - la partie centrale de la troisième couche comprend deux ensembles en forme de E positionnées de manière sensiblement symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à ladite troisième couche,

- les deux ensembles sont séparés par une distance de 0.02969 λ, - la partie centrale présente une largeur d'environ 0.191 λ et une hauteur d'environ 0.1785 λ, la hauteur de l'insert étant divisée en deux sous-parties présentant chacune une hauteur d'environ 0.0806 λ,

- la bande source, le résonateur magnétique et le résonateur électrique sont réalisés dans un matériau métallique présentant une conductivité supérieure à 58x 106 S/m, par exemple dans l'un au moins des matériaux suivants : de l'aluminium, du fer, du cuivre,

- la première couche est placée à une distance au moins égale à 0.1 λ, de préférence de l'ordre de 0.2 λ, du plan de masse, par exemple à l'aide de tiges de rappel, et/ou

- l'antenne présente une dimension sensiblement inférieure ou égale à 600 mm et une épaisseur inférieure ou égale à 200 mm.

Selon un deuxième aspect, l'invention propose un véhicule, notamment un bateau ou un avion, comprenant un mât de communication, ledit véhicule étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une antenne comme décrite ci-dessus fixée sur le mât de communication.

Optionnellement, le véhicule comprend au moins trois antennes, fixées sur le mât de communication. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :

La figure 1 est une vue en perspective d'une première forme de réalisation d'une antenne conforme à l'invention, sur laquelle une partie des couches est visible en transparence, La figure 2 est une vue en coupe schématique de l'antenne de la figure

1 ,

La figure 3 est une vue en perspective de l'antenne de la figure 1 , sur laquelle le plan de masse et les supports diélectriques ont été omis,

La figure 4 est une vue du dessous de la figure 3,

La figure 5a représente des diagrammes de rayonnement dans le plan xOz de l'antenne de la figure 1 , pour des fréquences allant de 180 MHz à 360 MHz (suivant un intervalle de 20 MHz entre chaque diagramme), respectivement,

Les figures 5b à 5g représentent des diagrammes de rayonnement dans le plan xOz de l'antenne de la figure 1 , pour des fréquences de 180 MHz, 200 MHz, 220 MHz, 300 MHz, 320 MHz et 340 MHz, respectivement, La figure 6a représente des diagrammes de rayonnement dans le plan xOy de l'antenne de la figure 1 , pour des fréquences allant de 180 MHz à 320 MHz (suivant un intervalle de 20 MHz entre chaque diagramme), respectivement,

Les figures 6b à 6g représentent les diagrammes de rayonnement dans le plan xOy de l'antenne de la figure 1 , pour des fréquences de 180 MHz, 200 MHz, 220 MHz, 300 MHz, 320 MHz et 340 MHz, respectivement, La figure 7 est une vue en perspective d'une deuxième forme de réalisation d'une antenne conforme à l'invention, sur laquelle la deuxième couche est visible en transparence, le plan de masse et les supports diélectriques ayant été omis,

La figure 8 est une vue en coupe schématique de l'antenne de la figure 7, sur laquelle le plan de masse a été illustré au-dessus,

Les figures 9a et 9b sont une vue du dessus et une vue en perspective, respectivement, de la première couche de l'antenne de la figure 7, la deuxième et la troisième couches étant représentées en transparence,

La figure 10 est une vue en perspective de la deuxième couche de l'antenne de la figure 7, la première et la troisième couche étant représentées en transparence, La figure 1 1 a est une vue en perspective de la troisième couche de l'antenne de la figure 7, la première et la deuxième couche étant représentées en transparence,

La figure 1 1 b est une vue en perspective d'une première partie de la troisième couche de l'antenne de la figure 1 1 a,

La figure 1 1 c est une vue du dessus d'une deuxième partie de la troisième couche de l'antenne de la figure 1 1 a,

La figure 12 représente des diagrammes de rayonnement dans le plan xOz de l'antenne de la figure 7, pour des fréquences allant de 160 MHz à 480 MHz (suivant un intervalle de 20 MHz entre chaque diagramme), respectivement,

La figure 13 représente des diagrammes de rayonnement dans le plan xOy de l'antenne de la figure 7, pour des fréquences allant de 160 MHz à 480 MHz (suivant un intervalle de 20 MHz entre chaque diagramme), respectivement, et

Les figures 14a à 14f représentent les diagrammes de rayonnement en trois dimensions de l'antenne de la figure 7, pour des fréquences de 180 MHz, 240 MHz, 320 MHz, 400 MHz, 460 MHz et 500 MHz, respectivement. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION

Afin de balayer une large bande de fréquences, une antenne 1 conforme à l'invention comprend :

- un plan de masse 3,

- une première couche 10, placée au-dessus du plan de masse 3, configurée pour être excitée par une source d'alimentation (câble coaxial) 2, ladite première couche 10 comprenant une bande source 1 1 présentant une longueur sensiblement inférieure ou égale à λ/2, où λ est une longueur d'onde de fonctionnement en milieu de bande,

- une deuxième couche 20, fixée sur la première couche 10, comprenant un résonateur magnétique configuré pour réaliser un couplage inductif avec la bande source 1 1 , - une troisième couche 30, fixée sur la deuxième couche 20, comprenant un résonateur électrique configuré pour réaliser un couplage capacitif avec la bande source.

La première couche 10 est reliée au signal radiofréquence via un câble coaxial 2, tandis que la deuxième couche 20 est reliée à la masse. Le cas échéant, la tresse du câble coaxial 2 peut être utilisée pour relier la deuxième couche 20 à la masse. De manière optionnelle, le câble coaxial 2 peut être blindé.

La longueur d'onde de fonctionnement λ correspond à la fréquence médiane de la bande de fréquence que l'on souhaite balayer à l'aide de l'antenne 1 . Dans ce qui suit, la longueur d'onde de fonctionnement λ est de l'ordre d'un mètre, ce qui correspond à une fréquence l'ordre de 300 MHz.

Le plan de masse 3 est conventionnel et constitue l'armature de référence de l'élément capacitif de l'antenne 1 . Ici, le plan de masse 3 présente une forme sensiblement parallélépipédique, les côtés du parallélépipède présentant une longueur au moins égale à 1 .2 λ, de préférence au moins égale à 2 λ (lorsque l'espace le permet). Pour λ = 1 m, les côtés du parallélépipède peuvent mesurer au moins un mètre vingt de long.

Dans une forme de réalisation, le plan de masse 3 peut être recouvert d'une couche de ferrites afin de supprimer la polarisation horizontale (parasites) et d'étendre la bande de fréquences vers les fréquences basses. L'épaisseur de la couche de ferrites peut être comprise entre 3 mm et 10 mm. Plus la couche de ferrites est épaisse, plus la bande de fréquences sera étendue vers les basses fréquences.

Dans ce qui suit, on notera que toutes les valeurs numériques sont fournies avec une approximation à 10% près.

La première couche 10

La première couche 10 est de préférence placée à une distance au moins égale à un dixième de la longueur d'onde de fonctionnement λ du plan de masse 3, soit au moins dix centimètres, de préférence de l'ordre d'une vingtaine de centimètres (pour une longueur d'onde de fonctionnement λ d'un mètre).

La bande source 1 1 est réalisée en métal et présente une forme globalement allongée. Elle est configurée pour permettre l'émission d'ondes électromagnétiques.

La bande source 1 1 présente à cet effet une embase 1 1 comprenant une base 12 élargie depuis laquelle s'étend une languette 13 sensiblement moins large que la base 12. Une longueur de la bande source 1 1 est par ailleurs sensiblement inférieure ou égale à λ/2 (à 10% près). La source d'alimentation 2 est connectée à l'embase 1 1 élargie de la bande source 1 1 .

Dans ce qui suit, la hauteur des différentes parties de l'antenne est définie suivant la direction d'extension de la bande source 1 1 , tandis que leur largeur est définie suivant la direction perpendiculaire à sa direction d'extension, dans le plan de la couche 10, 20, 30 contenant ladite partie.

Dans une première forme de réalisation illustrée en figures 1 à 4, la base 12 présente un bord inférieur sur lequel est connectée la source d'alimentation 2 et ayant largeur L1 d'environ 0.15 λ (soit 150 mm, pour la longueur d'onde de fonctionnement d'un mètre), une hauteur H1 d'environ 0.075 λ (soit 75 mm pour A = 1 m) et un sommet L2, opposé au bord inférieur, d'environ 0.075 λ. Les côtés de l'embase 1 1 sont droits et sensiblement perpendiculaires au bord inférieur de la base 12 sur 60% à 90% de sa hauteur puis convergent progressivement vers le sommet.

La languette 13 quant à elle est de forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur L2 sensiblement constante d'environ 0.075 λ et une hauteur H2 d'environ 0.429 λ (soit 429 mm pour λ = 1 m).

La hauteur totale H (= H1 + H2) de l'embase 1 1 est donc de 0.504 λ. L'embase 1 1 et la languette 13 sont formées intégralement et en une seule pièce, par exemple par découpe d'une tôle métallique ou par dépôt sur un diélectrique. Ici, la bande source 1 1 présente une longueur de 0,504 λ (soit 504 mm, pour la longueur d'onde de fonctionnement λ d'un mètre).

Dans une deuxième forme de réalisation illustrée en figures 7 et suivantes, la base 12 présente une forme sensiblement rectangulaire avec une largeur L4 de l'ordre de 0.15 λ et une hauteur H4 de l'ordre de 0.01 λ.

La languette 13 quant à elle est également de forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur L3 d'environ 0.1 λ (soit 100 mm, pour la longueur d'onde de fonctionnement d'un mètre) pour une hauteur H3 d'environ 0.35 λ (soit 350 mm pour λ = 1 m).

La hauteur totale H (=H3) de l'embase 1 1 est donc de 0.35 λ.

La base 12 et la languette 13 peuvent être formées séparément puis rapportées et fixées ensemble, par exemple par découpe d'une tôle métallique, ou formées intégralement et en une seule pièce par dépôt sur un diélectrique.

Quelle que soit la forme de réalisation, la bande source 1 1 peut être réalisée par découpe d'une tôle présentant une épaisseur de l'ordre de 2 mm réalisée dans l'un des matériaux suivants : aluminium, fer, cuivre, etc. ou tout métal présentant une conductivité supérieure à 58 x 10 ⁶ S/m.

La deuxième couche 20

La deuxième couche 20 comprend le résonateur magnétique et est configurée pour réaliser un couplage inductif avec la bande source 1 1 . Le résonateur magnétique est fixé sur un support diélectrique 5 ayant une bonne tenue mécanique (c'est-à-dire une bonne résistance à la compression, à la traction et au cisaillement) et qui est sensiblement transparent d'un point de vue électromagnétique.

Le support diélectrique 5 peut par exemple comprendre un matériau ayant résistance à la compression de l'ordre de 0.4 à 1 .5 MPa, une résistance à la traction de l'ordre de 1 .0 à 3 MPa et une résistance au cisaillement de l'ordre de 0.4 à 1 .5 MPa, pour une permittivité ε _Γ de l'ordre de 1 . Par exemple, le support peut comprendre une mousse du type Rohacell® 31 HF, qui présente une permittivité ε _Γ de 1 .07.

A titre de comparaison, dans l'art antérieur, les différentes couches sont séparées par des diélectriques pleins et solides, et non par des supports sensiblement transparent d'un point de vue électromagnétique.

Le support diélectrique 5 peut présenter une épaisseur de 0.004 λ (soit 4.0 mm pour λ = 1 m).

Le résonateur magnétique peut notamment comprendre une plaque métallique 21 sur laquelle est connectée le potentiel référence (du plan de masse 3) via la tresse métallique du câble coaxial 2 (source d'alimentation coaxiale radiofréquence) et deux bras latéraux 22 s'étendant depuis les extrémités libres de la plaque 21 , de part et d'autre de la bande source 1 1 . La première couche et la deuxième couche s'étendent dans des plans distincts sensiblement parallèles.

Dans une première forme de réalisation, la plaque 21 a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur L7 d'environ 0.61 λ pour une hauteur H7 d'environ 0.157 λ (soit 610 mm x 157 mm, pour λ = 1 m).

Ici, les bras latéraux 22 présentent une forme coudée, de sorte que chaque bras 22 comprend un montant 23, sensiblement parallèle à la bande source 1 1 , et une traverse 24, sensiblement perpendiculaire au montant 23 et qui s'étend depuis le montant 23 en direction de la bande source 1 1 .

Le montant 23 de chaque bras latéral 22 a alors une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur L8 d'environ 0.035 λ pour une hauteur H8 de 0,363 λ (soit 35 mm x 363 mm, pour λ = 1 m). En d'autres termes, la largeur de la plaque 21 entre les deux bords internes des bras latéraux 22 est de l'ordre de (0,51 λ) 0.51 λ (soit 510 mm, pour λ = 1 m).

La traverse 24 de chaque bras latéral 22 a une forme sensiblement rectangulaire avec une largeur L9 de 0.255 λ et une hauteur H9 de 0.035 λ (soit 255 mm x 35 mm, pour λ = 1 m). Les traverses 24 sont donc séparées d'une distance D2 d'environ 0.1 λ (soit 100 mm, pour λ = 1 m). Au total, on a donc 2xL9 + D2 = 0,61 λ.

Lorsque la deuxième couche 20 est placée sur la première couche 10, l'extrémité libre de la languette 13 de la bande source 1 1 s'étend entre les deux extrémités libres des traverses 24 des bras latéraux 22 du résonateur magnétique.

Dans une deuxième forme de réalisation, la plaque 21 a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur L10 d'environ 0.6 λ pour une hauteur H10 d'environ 0,0844 λ (soit 600 mm x 84,4 mm, pour λ = 1 m).

Ici, les bras latéraux 22 ne comprennent qu'un montant 23 de forme sensiblement rectangulaire présentant une largeur L1 1 d'environ 0.03 λ pour une hauteur H1 1 d'environ 0.070 λ (soir 30 mm x 70 mm, pour λ = 1 m). En d'autres termes, la hauteur totale du résonateur magnétique est de l'ordre de 0.1554 λ (soit 154.4 mm, pour λ = 1 m).

La deuxième couche 20 comprend en outre neuf plaquettes 24, s'étendant depuis la plaque 21 entre les deux bras latéraux 22 et présentant chacune une largeur L12 d'environ 0.055 λ pour une hauteur H12 d'environ 0.0351 λ (soit 55 mm x 35.1 mm, pour λ = 1 m). Les plaquettes 24 sont espacées deux à deux d'une distance D3 d'environ 0.013 λ.

Par exemple, les plaquettes 24 peuvent chacune être rapportées et fixées sur la plaque 21 : pour cela, il est possible de réaliser des plaquettes 24 présentant une hauteur plus grande, par exemple de 0.09 λ, et de les fixer sur la plaque 21 de sorte que seule une hauteur H12 de 0.0351 λ dépasse de ladite plaque 21 .

De manière optionnelle, comme visible notamment sur les figures 9a et 9b, la deuxième couche 20 peut également comprendre deux bandes 14 en forme de L comprenant chacune une première bande 15 présentant une largeur L5 d'environ 0.25 λ et une hauteur H5 d'environ 0.02 λ (soit 250 mm x 20 mm, pour λ = 1 m), et une deuxième bande 16, s'étendant perpendiculairement depuis une extrémité de la première bande 15 et présentant une largeur L6 d'environ 0.03 λ et une hauteur H6 d'environ 0,403 λ (soit 30 mm et 403 mm, pour λ = 1 m). Les extrémités libres des premières bandes 15 sont séparées d'une distance D1 de l'ordre de 0.1 λ, et sont positionnées par rapport à l'embase 1 1 de la première couche 10 de sorte à s'étendre au niveau de l'extrémité libre de la languette 13. L'excitation est formée par la languette 13 et prolongée en son extrémité par la base 12.

Optionnellement, la deuxième couche 20 peut en outre comprendre deux troisièmes bandes 18 s'étendant au-dessus de la première couche 10 et de la deuxième couche 20. Chaque troisième bande 18 est connectée à la deuxième bande 16 en regard de la deuxième couche 20 à l'aide d'une bande métallique de connexion 17, qui s'étend alors entre le plan contenant les troisièmes bandes 18 et le plan contenant la deuxième couche 20.

La deuxième bande 16, la bande de connexion 17 et la troisième bande 18 forment ensemble un dipôle en U permettant de relier les troisième bandes 18 à la masse via la plaque métallique 21 de la deuxième couche 20.

A titre de comparaison, dans l'art antérieur et notamment dans les documents US 7 099 686, US 4 835 538 et US 2015/0091760, les différentes couches formant les antennes ne sont pas connectées à la masse. Les deuxième et troisième couches de ces antennes sont donc des éléments parasites (« parasitic patch » en anglais) qui permettent uniquement d'augmenter le gain et la bande de fréquences de l'antenne.

Au contraire, ici, la deuxième couche 20 est reliée à la masse via la plaque métallique 21 , ce qui permet, en combinaison avec le dipôle en U (combinaison des bandes 16, 17 et 18), de configurer le rayonnement large bande de l'antenne (fixation du potentiel électrique et magnétique de l'antenne). Par ailleurs, la deuxième couche 20 ne réagit qu'au champ électrique tandis que la troisième couche réagit au champ magnétique. L'antenne de l'invention est ainsi capable de couvrir une bande de fréquences comprise entre 100 MHz et 600 MHz, de préférence entre 100 MHz et 500 MHz.

Chaque troisième bande 18 peut présenter une largeur L25 d'environ 0.03 λ et une hauteur H25 d'environ 0.403 λ (soit 30 mm x 403 mm, pour λ = 1 m). La première couche 20 est à une distance de 0.04 λ de la deuxième couche 20 et à une distance de 0.04 λ des troisièmes bandes de connexion.

Pour des raisons de symétrie, la deuxième couche 20 peut en outre comprendre deux quatrièmes bandes (non illustrées sur les figures) s'étendant chacune depuis l'extrémité libre des troisièmes bandes 18, sensiblement parallèlement aux premières bandes 15. Les quatrièmes bandes présentent alors des dimensions similaires aux premières bandes 15, soit une largeur L5 d'environ 0.25 λ et une hauteur H5 d'environ 0.02 λ (soit 250 mm x 20 mm, pour λ = 1 m). On obtient ainsi deux structures en L parallèles et sensiblement identiques.

Quelle que soit la forme de réalisation, les différentes parties du résonateur magnétique 20 sont en métal et peuvent être formées intégralement et en une seule pièce, par exemple par découpe d'une tôle métallique ou par dépôt sur un diélectrique.

Typiquement, de manière analogue à la bande source 1 1 , le résonateur magnétique 20 peut être réalisé par découpe d'une tôle présentant une épaisseur de l'ordre de 2 mm réalisée dans l'un des matériaux suivants : aluminium, fer, cuivre, etc. ou tout métal présentant une conductivité supérieure à 58 10 ⁶ S/m.

La deuxième couche 20 constitue donc un premier métamatériau.

La troisième couche 30

La troisième couche 30 comprend un résonateur électrique et est configurée pour réaliser un couplage capacitif avec la bande source 1 1 . Le résonateur électrique est fixé sur un support diélectrique 6 ayant une bonne tenue mécanique et qui est sensiblement transparent d'un point de vue électromagnétique.

Le support diélectrique 6 de la troisième couche 30 peut, de manière analogue au support diélectrique 5 de la deuxième couche 20, comprendre un matériau ayant résistance à la compression de l'ordre de 0.4 à 1 .5 MPa, une résistance à la traction de l'ordre de 1 .0 à 3 MPa et une résistance au cisaillement de l'ordre de 0.4 à 1 .5 MPa, pour une permittivité ε _Γ de l'ordre de 1 . Par exemple, le support peut comprendre une mousse du type Rohacell® 31 HF.

Dans une première forme de réalisation, le support diélectrique 6 peut présenter une épaisseur de 0.004 λ (soit 4.0 mm, pour λ = 1 m).

Le cas échéant, le support diélectrique de la deuxième et de la troisième couche 30 peuvent être confondus. La deuxième et la troisième couche 30 s'étendent alors dans un même plan, le résonateur électrique de la troisième couche 30 étant fixé sur le support diélectrique 5 de la deuxième couche 20 (voir par exemple Fig. 8).

Le résonateur électrique comprend une bordure périphérique 31 de forme sensiblement rectangulaire définissant un espace interne traversant rectangulaire à l'intérieur duquel s'étend une partie centrale 35.

Dans une première forme de réalisation, la bordure périphérique 31 comprend un bord inférieur 32 et un bord supérieur 33, sensiblement parallèles et ayant une largeur L13 d'environ 0.25 λ et une hauteur H13 d'environ 0.025 λ (soit 250 mm x 25 mm, pour λ = 1 m), et deux bords latéraux 34 sensiblement parallèles ayant une largeur L14 d'environ 51 mm et une hauteur H14 d'environ 0.272 λ (soit 272 mm, pour A = 1 m). Les bords latéraux 34 de la bordure périphérique 31 sont donc séparés d'une distance de 0.145 λ (soit 145 mm, pour λ = 1 m).

Le bord inférieur 32 et le bord supérieur 33 s'étendent sensiblement parallèlement à la plaque métallique 21 du résonateur magnétique 20 tandis que les bords latéraux 34 s'étendent le long des montants 23 des bras latéraux 22.

La distance D4 entre le bord inférieur 32 de la bande électrique et la plaque métallique 21 du résonateur magnétique est d'environ 0.051 λ (soit 51 mm pour λ = 1 m). La distance D5 entre un bord latéral 34 du résonateur électrique 30 et le bras latéral 23 adjacent du résonateur magnétique est d'environ 0.145 λ (soit 145 mm pour λ = 1 m).

La partie centrale 35 comprend un insert de forme sensiblement rectangulaire présentant une largeur L15 d'environ 0.144 λ et une hauteur H15 d'environ 0.042 λ (soit 144 mm x 42 mm, pour λ = 1 m) et définissant une fente traversante également rectangulaire configurée pour réaliser un couplage capacitif avec la bande source 1 1 . La hauteur H16 de la fente traversante est d'environ 0.022 λ (soit 22 mm pour λ = 1 m).

L'insert 35 est relié au bord supérieur 33 et au bord inférieur 32 de la bordure périphérique 31 par l'intermédiaire de deux baguettes 36 présentant une hauteur H17 de 0.09 λ et une largeur L17 de 0.025 λ (soit 90 mm x 25 mm pour λ = 1 m) configurées pour réaliser, avec la bordure périphérique 31 , un couplage inductif avec la bande source 1 1 .

Le résonateur électrique 30 forme un circuit 2LC.

Les différentes parties du résonateur électrique 30 peuvent être formées intégralement et en une seule pièce, par exemple par découpe d'une tôle métallique ou par dépôt sur un diélectrique.

On notera que, lorsque les trois couches 10, 20, 30 sont superposées, les bandes de la partie centrale 35 du résonateur électrique 30 sont superposées avec la languette 13 de la bande source 1 1 et s'étendent sensiblement le long de ladite languette 13, tandis que les bords latéraux 34 de la bordure périphérique 31 du résonateur électrique 30 s'étendent de part et d'autre de la languette 13.

Dans une deuxième forme de réalisation, la bordure périphérique 31 est formée par quatre sous-éléments 37 identiques en forme de F agencés de manière à former sensiblement un rectangle (voir Fig. 1 b).

Chaque sous-élément 37 comprend un montant 38 et deux traverses 39, 40 sensiblement perpendiculaires au montant 38, une première desdites traverses 39 s'étendant depuis une extrémité libre du montant 38 tandis que la deuxième traverse 40 s'étend entre la première traverse 39 et l'autre extrémité libre du montant 38.

Le montant 38 présente une largeur L18 de 0.255 λ et une hauteur H18 de 0.03 λ (soit 255 mm x 30 mm pour λ = 1 m).

La première traverse 39 présente une largeur L19 de 0.051 λ et une hauteur H19 de 0.1263 λ (soit 51 mm x 126.3 mm, pour λ = 1 m).

La deuxième traverse 40 présente une largeur L20 de 0.018 λ et une hauteur H20 de 0.0978 λ (soit 18 mm x 97.8 mm, pour λ = 1 m) et est espacée de la première traverse 39 par une distance D6 de 0.0675 λ (soit 67.5 mm, pour λ = 1 m).

Afin de former la bordure périphérique 31 , les sous-éléments 37 sont placés de manière symétriques par rapport à deux plans perpendiculaires de sorte que les premières traverses 39 et les montants 38 forment des coins de la bordure périphérique 31 et définissent l'espace interne traversant. Les deuxièmes traverses 40 s'étendent donc en regard deux à deux.

Les montants 38 sont séparés deux à deux d'une distance D7 de 0.015 λ (15 mm pour λ = 1 m), tandis que les premières traverses 39 sont séparées deux à deux d'une distance D8 de 0.02 λ (20 mm, pour λ = 1 m). Une première fente présentant une largeur D7 de 0.015 λ traverse donc la bordure périphérique 31 , entre les extrémités libres des montants 38, et une deuxième fente présentant une hauteur D8 de 0.02 λ traverse la bordure périphérique 31 entre les extrémités libres des premières traverses 39.

Dans cette deuxième forme de réalisation, la partie centrale 35 de la troisième couche 30 comprend deux ensembles 41 identiques en forme de E (voir Fig. 1 1 c) positionnées de manière sensiblement symétrique par rapport à un plan perpendiculaire au support diélectrique 5. Les deux ensembles 41 forment ainsi un insert de forme sensiblement rectangulaire comportant en outre deux bandes centrales 42 s'étendant en regard. Les deux ensembles 41 sont séparés par une distance D9 de 0.02969 λ (soit 29.69 mm, pour λ = 1 m), qui forme une troisième fente. Cette troisième fente est centrée sur l'axe défini par la direction d'extension de la deuxième fente de la bordure périphérique 31 et est configurée pour réaliser un couplage capacitif avec la bande source 1 1 .

La partie rectangulaire de l'insert présente une largeur L21 d'environ 0. 1785 λ et une hauteur H21 d'environ 0. 191 λ (soit 178.5 mm x 191 mm, pour λ = 1 m), la hauteur H21 de l'insert étant divisée en deux sous-parties présentant chacune une hauteur H22 d'environ 0.0806 λ (soit 80.6 mm, pour λ = 1 m) et étant espacées par la troisième fente. Les bandes centrales 42 présentent quant à elles une largeur L23 de 0.0126 λ (soit 12.6 mm, pour λ = 1 m) pour une hauteur H23 de 0.0685 λ (soit 68.5 mm, pour λ = 1 m). Les bandes centrales 42 sont également espacées d'une distance D9 de 0.02969 λ, qui correspond à la troisième fente.

La partie centrale 35 du résonateur électrique forme donc un circuit

ELC.

On notera que, lorsque les trois couches 10, 20, 30 sont superposées, les bandes centrales 42 de la partie centrale 35 du résonateur électrique 30 sont superposées avec la languette 13 de la bande source 1 1 et s'étendent sensiblement le long de ladite languette 13, tandis que les premières et deuxièmes traverses 39, 40 de la bordure périphérique 31 du résonateur électrique 30 s'étendent de part et d'autre de la languette 13 de première couche 10, le cas échéant entre les deuxième 16 bandes de la seconde couche 20 (et le cas échéant les troisièmes bras 18).

Quelle que soit la forme de réalisation, les différentes parties du résonateur électrique 30 peuvent être formées intégralement et en une seule pièce, par exemple par découpe d'une tôle métallique ou par dépôt sur un diélectrique.

Typiquement, de manière analogue à la bande source 1 1 , le résonateur électrique peut être réalisé par découpe d'une tôle présentant une épaisseur de l'ordre de 2 mm réalisée dans l'un des matériaux suivants : aluminium, fer, cuivre, etc. ou tout métal présentant une conductivité supérieure à 58x 10 ⁶ S/m.

La troisième couche 30 constitue donc un deuxième métamatériau. En pratique, le résonateur magnétique 20 et le résonateur électrique 30 sont excités par la bande source 1 1 et interagissent de manière à élargir le diagramme d'émission de l'antenne 1 afin que l'antenne 1 émette en continu dans la bande de fréquence choisie.

Une antenne 1 comprenant les trois couches décrites ci-dessus conformément à la première forme de réalisation (qui correspond aux figures 1 à 6g) est alors capable de couvrir une bande de fréquence allant de 160 MHz à 320 MHz (voir les figures 5a à 5g et 6a à 6g qui sont des diagrammes de rayonnement dans la bande passante entre 160 MHz et 320 MHz). Elle présente en outre de faibles dimensions (inférieures à 600 mm de large pour 200 mm d'épaisseur).

Dans une forme de réalisation, lorsque le plan de masse 3 de cette antenne 1 comprend une couche de ferrites, l'antenne peut couvrir une bande de fréquences allant de 160 MHz à 320 MHz (par exemple avec une couche de ferrites ayant une épaisseur de 3 mm), voire de 120 MHz à 320 MHz (avec une couche de ferrites ayant une épaisseur de 5 mm).

Par ailleurs, une antenne 1 comprenant les trois couches décrites ci- dessus conformément à la deuxième forme de réalisation (qui correspond aux figures 7 à 14f) est alors capable de couvrir une bande de fréquence allant de 160 MHz à 500 MHz (voir les figures 12 et 13 qui sont des diagrammes de rayonnement dans la bande passante entre 160 MHz et 480 MHz et les diagrammes en trois dimensions représentés aux figures 14a à 14f). Elle présente également de faibles dimensions (inférieures à 600 mm de large pour moins de 200 mm d'épaisseur). Cet élargissement de la bande passante par rapport à la première forme de réalisation illustrée notamment en figure 1 est permis notamment grâce à la configuration de la troisième couche 30, et en particulier grâce à la partie centrale de la troisième couche 30 qui réalise le couplage capacitif avec la bande source 1 1 .

Dans une forme de réalisation, lorsque le plan de masse 3 de cette antenne 1 comprend une couche de ferrites, l'antenne peut couvrir une bande de fréquences allant de 130 MHz à 500 MHz (par exemple avec une couche de ferrites ayant une épaisseur de 3 mm), voire de 120 MHz à 500 MHz (avec une couche de ferrites ayant une épaisseur de 5 mm).

On notera que les deux formes de réalisation d'antenne 1 décrites ci- dessus et illustrées sur les figures ne sont pas limitatives. En particulier, les couches des première et deuxième formes de réalisation peuvent être interchangées. Typiquement, un exemple d'antenne 1 conforme à l'invention (non visible sur les figures) peut comprendre une première couche 10 conforme à la deuxième forme de réalisation (comme illustrée sur les Figs. 9a et 9b), et une deuxième et une troisième couche 20, 30 conformes à la première forme de réalisation (comme illustrées sur la Fig. 3). Un autre exemple de réalisation (non visible sur les figures) peut également comprendre une première et une troisième couche 10, 30 conformes à la deuxième forme de réalisation (comme illustrées sur les Figs. 9a, 9b, 1 1 a et 1 1 b) et une deuxième couche 20 conforme à la première forme de réalisation (comme illustrée sur la Fig. 3).

Par ailleurs, d'autres dimensions sont envisageables pour la deuxième couche de l'antenne 1 conforme à la deuxième forme de réalisation. Par exemple, les dimensions suivantes peuvent être envisagées, en remplacement des dimensions indiquées ci-dessus (pour λ = 1 m) :

- L10 = 0.6 λ et H10 = 0.1393 λ (soit 600 mm x 139.3 mm)

- L1 1 = 0.03 λ et H1 1 = 0.0151 λ (soit 30 mm x 15.1 mm)

- L12, H12 et D3 peuvent rester inchangés

- L5 = 0.25 λ et H5 = 0.03 λ (soit 250 mm x 30 mm)

- L6 = 0.03 λ et H6 = 0.35 λ (soit 30 mm x 350 mm)

- D1 peut rester inchangé

- L25 = 0.03 λ et H25 = 0.35 λ (soit 30 mm x 350 mm)

Une antenne 1 conforme à l'invention peut être mise en œuvre notamment sur un véhicule, tel qu'un bateau, un avion, etc.

Dans le cas d'un bateau, celui-ci comprend en outre un mât de communication sur lequel est fixée au moins une antenne 1 conforme à l'invention. De préférence, plusieurs antennes 1 sont fixées sur le mât. Les antennes 1 peuvent être identiques et comporter les mêmes couches 10, 20, 30 en présentant les mêmes dimensions, ou différentes et comporter des couches 10, 20, 30 différentes et/ou de dimension différente.

Typiquement, le mât peut globalement présenter la forme d'un prisme tronqué présentant trois faces planes triangulaire inclinées donc un sommet est coupé, ou d'un trapèze présentant quatre face planes inclinées réunies par une face supérieure rectangulaire. Une antenne 1 peut alors être fixée sur chaque face du mât afin d'augmenter la capacité d'émission et de réception de l'ensemble ainsi formé, les faces du mât jouant le rôle de plan de masse 3 pour chaque antenne 1 .

Le mât peut également loger des équipements radar de veille, des systèmes optroniques, etc.