DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un système antennaire. Plus particulièrement, elle concerne un système antennaire alimenté par un câble coaxial.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

Les besoins techniques et opérationnels des porteurs navals, terrestres et aériens conduisent à la conception et à l'implantation d'un nombre de plus en plus élevé d'antennes dédiées aux communications. Parallèlement, les matériaux composites sont utilisés depuis de nombreuses décennies dans les panneaux structuraux (parois) de ces porteurs en raison de leurs qualités naturelles (légèreté, performances mécaniques élevées, insensibilité à la corrosion...). Les concepteurs d’antennes, de structures et de matériaux ont donc récemment uni leurs compétences pour développer des structures composites intelligentes dites CSS (acronyme anglais de « Composite Smart Structure ») ou CLAS (« Conformai Load-Bearing Antenna Structure »), ou CAS (« Composite Antenna Structure ») ou SAS (« Surface Antenna Structure »), ou encore MASSA (« Multiband Aero-vehicles Smart Skin Antenna »). De telles structures antennaires concernent des structures sandwichs multicouches de panneau (paroi) au sein desquelles sont insérés des éléments d’un système antennaire.

Le document de You et al intitulé « Design and fabrication of composite smart structures for communication, using structural resonance of radiated field » Smart Mater. Struct., vol. 14, no. 2, pp. 441-448, 2005 décrit notamment une structure CSS comprenant un patch rayonnant couplé électromagnétiquement à une fente pratiquée dans un plan de masse. Cette structure antennaire, qui est efficace d’un point de vue radiofréquence et solide d’un point de vue structurel, est illustrée sur la Fig. 1. La structure antennaire 1 comprend deux plaques monolithiques 100 en composite verre/Epoxy et trois couches en matériau d’âme nid d’abeille 102. De tels matériaux d'âme (e.g. mousse céramique, mousse de verre, mousse thermodurcissable ou mousse thermoplastique de type polyuréthane ou PET (polyéthylène téréphtalate), nid d'abeille, e.g. Nomex®, balsa, liège) sont utilisés dans les matériaux composites sandwichs afin d'améliorer les propriétés mécaniques sans augmenter la masse des pièces. La structure antennaire 1 intègre en outre un patch rayonnant 104 en cuivre imprimé sur un substrat diélectrique 106, e.g. Duroid® 5580, un plan de masse doté d’une fente excitatrice 108 et positionné sur un substrat diélectrique 106. La fente excitatrice 108 est alimentée par une ligne microruban 110 en cuivre.

Une telle structure antennaire 1 est particulièrement sensible aux phénomènes d’intermodulation lesquels sont principalement causés par des soudures métalliques. Ainsi, dans le cas de l’antenne représentée sur la Fig. 1, un couplage électromagnétique avec la fente est réalisé à une extrémité de la ligne microruban et une soudure doit notamment être effectuée à l’autre extrémité de la ligne microruban en vue d’y permettre, par exemple, la connexion d’un câble coaxial afin d’alimenter l’antenne.

Il est donc souhaitable de concevoir une structure antennaire qui permette d’éviter ou au moins de limiter les phénomènes d’intermodulation.

EXPOSE DE L'INVENTION

Selon un premier mode de réalisation, un système antennaire à au moins une fente est décrit. Le système antennaire comprend au moins un câble coaxial comprenant une partie intermédiaire à nu, ladite partie intermédiaire à nu étant positionnée en regard de ladite fente de telle sorte à effectuer un couplage électromagnétique dudit câble coaxial avec ladite fente, ladite partie intermédiaire à nu étant séparée d’une extrémité dudit câble coaxial par un tronçon de câble non-nu en circuit ouvert formant un dispositif d’adaptation d’impédance du système antennaire.

Avantageusement, ce système antennaire ne comprend aucune soudure et ainsi évite ou au moins limite les phénomènes d’intermodulation.

Selon un mode de réalisation, le système antennaire comprend en outre un plan de masse, ladite fente étant pratiquée dans ledit plan de masse.

Selon un mode de réalisation, le plan de masse est fixé sur un substrat diélectrique.

Selon un mode de réalisation, une première couche de matériau d’âme est fixée sur ledit plan de masse, ledit câble coaxial étant recouvert par ou inséré dans ladite première couche de matériau d’âme.

Selon un mode de réalisation, le système antennaire comprend en outre un premier patch rayonnant positionné en regard de ladite fente de telle sorte à effectuer un couplage électromagnétique dudit premier patch rayonnant et de ladite fente, ledit premier patch étant inséré dans une encoche pratiquée sur le dessus de ladite première couche de matériau d’âme.

Selon un mode de réalisation, le système antennaire comprend en outre : une seconde couche de matériau d’âme fixée sur ladite première couche de matériau d’âme; un second patch rayonnant positionné en regard dudit premier patch rayonnant de telle sorte à effectuer un couplage électromagnétique dudit premier patch rayonnant et dudit second patch rayonnant, ledit second patch rayonnant étant inséré dans une encoche usinée sur le dessus de ladite seconde couche de matériau d’âme ; et une troisième couche de matériau d’âme fixée sur ladite seconde couche de matériau d’âme.

Selon un mode de réalisation, le système antennaire comprend en outre un panneau protecteur.

Selon un mode de réalisation, ledit plan de masse est en matériau électriquement conducteur, par exemple en tissu métallique (tissu de cuivre par exemple), en clinquant métallique (clinquant de cuivre par exemple), en tissu de fibres de carbone, en tissu hybride de fibres de carbone et fils métalliques, en tissu de fibres thermoplastiques enrobées de métal (fibres PET enrobées de nickel-cuivre par exemple) ou en feuilles de carbone compressées.

Selon un mode de réalisation, le substrat diélectrique est en tissu de fibres diélectriques (par exemple en tissus de fibres de verre E, ou en tissu de fibres de verre S2 ou en tissu de fibres de quartz), ledit tissu étant imprégné d’une résine thermodurcissable (par exemple une résine polyester, une résine vinylester, une résine epoxy, une résine uréthane acrylate, ou une résine cyanate ester), d’une matrice thermoplastique ou d’une matrice élastomère.

Selon un mode de réalisation, ledit matériau d’âme est en mousse céramique, mousse de verre, mousse thermodurcissable ou mousse thermoplastique (e.g. polyuréthane, PET, ...), en balsa, en liège ou en nid d’abeille.

Selon un mode de réalisation, ledit premier patch rayonnant est en matériau électriquement conducteur, par exemple en tissu métallique (tissu de cuivre par exemple) ou clinquant métallique (clinquant de cuivre par exemple) ou en tissu de fibres de carbone ou en tissu hybride de fibres de carbone et de fils métalliques ou en tissu de fibres thermoplastiques enrobées de métal ou en feuilles de carbone compressées.

Selon un mode de réalisation, ledit second patch rayonnant est en matériau électriquement conducteur, par exemple en tissu métallique (tissu de cuivre par exemple) ou clinquant métallique (clinquant de cuivre par exemple) ou en tissu de fibres de carbone ou en tissu hybride de fibres de carbone et de fils métalliques ou en tissu de fibres thermoplastiques enrobées de métal ou en feuilles de carbone compressées.

Selon un mode de réalisation, ledit panneau protecteur est en tissu de fibres diélectriques, (par exemple en tissu de fibres de verre S2, ou en tissu de fibres de verre E ou en tissu de fibres de quartz), ledit tissu étant imprégné d’une résine thermodurcissable (par exemple une résine polyester, une résine vinylester, une résine epoxy, une résine uréthane acrylate, ou une résine cyanate ester), d’une matrice thermoplastique ou d’une matrice élastomère.

Selon un mode de réalisation, le système antennaire comprend un plan de masse et un patch rayonnant, ladite fente étant pratiquée dans ledit patch rayonnant.

Selon un mode de réalisation, ledit plan de masse est doté d’une première fente et d’une seconde fente et le système antennaire comprend : un premier câble coaxial comprenant une partie intermédiaire à nu, ladite partie intermédiaire à nu étant positionnée en regard de ladite première fente de telle sorte à effectuer un couplage électromagnétique dudit premier câble coaxial et de ladite première fente, ladite partie intermédiaire à nu étant séparée d’une extrémité dudit premier câble coaxial par un tronçon de câble non-nu en circuit ouvert formant un premier dispositif d’adaptation d’impédance ; et un second câble coaxial comprenant une partie intermédiaire à nu, ladite partie intermédiaire à nu étant positionnée en regard de ladite seconde fente de telle sorte à effectuer un couplage électromagnétique dudit second câble coaxial et de ladite seconde fente, ladite partie intermédiaire à nu étant séparée d’une extrémité dudit second câble coaxial par un tronçon de câble non-nu en circuit ouvert formant un second dispositif d’adaptation d’impédance.

Selon un mode de réalisation, lesdits premier et second câbles coaxiaux sont orthogonaux. Selon un mode de réalisation, ledit plan de masse étant doté d’une pluralité de fentes, ledit câble coaxial comprend une pluralité de parties intermédiaires à nu, chacune desdites parties intermédiaires à nu étant positionnée en regard d’une des fentes de ladite pluralité de fentes de telle sorte à effectuer un couplage électromagnétique dudit câble coaxial et de ladite fente.

Selon un mode de réalisation, la longueur du câble coaxial entre chacune desdites parties à nu est déterminée en fonction d’une valeur prédéterminée de déphasage de chacune des fentes dudit système antennaire.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : [Fig. 1] illustre une structure antennaire selon l’état de l’art ;

[Fig. 2] illustre un système antennaire selon un premier mode de réalisation ;

[Fig. 3] illustre un câble coaxial dont une partie intermédiaire est à nu selon différentes variantes ;

[Fig. 4] illustre un système antennaire selon un second mode de réalisation ;

[Fig. 5] illustre un bloc de matériau d’âme usiné, selon différentes variantes, en vue d’accueillir un câble coaxial ;

[Fig. 6] illustre un système antennaire selon un troisième mode de réalisation ;

[Fig. 7] illustre un système antennaire selon un quatrième mode de réalisation ;

[Fig. 8] illustre un système antennaire selon un cinquième mode de réalisation ; et

[Fig. 9] illustre un système antennaire selon un sixième mode de réalisation.

EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION

Au moins un mode de réalisation concerne un système antennaire planaire. Toutefois, selon d’autres modes de réalisation, le système antennaire n’est pas planaire. Il peut être conformé ou bien volumique (à 3 dimensions).

La Fig. 2, sur sa partie haute, représente une vue de dessus d’un système antennaire 2 selon un premier mode de réalisation et, sur sa partie basse, une vue en coupe selon un axe AA. Le système antennaire 2 comprend un plan de masse 200 doté d’une fente 202 et un câble coaxial 204 couplé électromagnétiquement à la fente 202. Dans un mode de réalisation, le câble coaxial 204 est fixé sans soudure sur le plan de masse 200, par exemple au moyen de points de colle ou encore d’attaches en plastique. Le câble coaxial 204 est généralement formé d’un conducteur central recouvert d’un diélectrique, lui-même recouvert d’un blindage, e.g. tresse métallique, tressé en cuivre par exemple, puis éventuellement d’une gaine en plastique. Ni le conducteur central, ni le blindage du câble coaxial 204 ne doivent toucher le plan de masse 200. Avantageusement, le plan de masse est protégé par une fine couche de résine thermodurcissable qui assure que ni le conducteur central, ni le blindage ne touche le plan de masse 200.

Selon le premier mode de réalisation, une partie intermédiaire 206 du câble coaxial 204 est à nu, i.e. le blindage et éventuellement la gaine en pastique y sont absents. Dit autrement, le conducteur central entouré du diélectrique du câble coaxial est à nu sur cette partie intermédiaire 206. Dans une variante, le diélectrique du câble coaxial 204 est également absent sur la partie à nu 206. Dit autrement, le conducteur central est à nu sur cette partie 206. Le câble coaxial 204 avec la partie à nu 206 peut être obtenu par une opération classique de dénudage. Le fait qu’une partie du câble coaxial soit à nu permet, par couplage électromagnétique, une fuite contrôlée d’une onde radiofréquence excitatrice vers la fente 202.

La partie à nu 206 est dite intermédiaire car elle ne se situe pas à une extrémité du câble coaxial 204. Autrement dit, il existe un tronçon 208 de câble coaxial non-nu, de longueur £, entre la partie à nu 206 et une extrémité El du câble coaxial 206. Ce tronçon 208 agit comme un stub, i.e. un dispositif d'adaptation d'impédance. Le stub 208 est donc constitué d’un tronçon de câble coaxial en circuit ouvert et, en fonction de sa longueur, fournit une impédance radiofréquence de nature capacitive ou inductive, ou une impédance nulle. Ainsi, si £ < À _g /4, le stub 208 agit comme une capacité et si f > _g /4 le stub 208 agit comme une inductance, où _g est la longueur d’onde guidée dans le câble coaxial 204 et lorsque £ = _g /4, le stub 208 procure une impédance nulle. L’autre extrémité du câble coaxial E2 est destinée à être connectée à un système de communication auquel le système antennaire 2 fournit une fonction de transmission et/ou de réception de signaux radiofréquences.

Sur les Figs 2 et 3(a), la partie à nu 206 décrit une rainure circulaire. Sur la Fig. 3(b), elle décrit une rainure en arc de cercle. La largeur de la rainure est de quelques millimètres, e.g. de 10 mm. Avantageusement, la largeur de la rainure est comprise entre W10 et W20 où Xo est la longueur d’onde dans l’air, correspondant à la fréquence de fonctionnement souhaitée du système antennaire. Dans un autre mode de réalisation, la partie en question a une géométrie de pastille elliptique (Fig. 3(c)) ou de pastille rectangulaire (Fig. 3(d)). La pastille peut avoir d’autres formes (circulaire, carrée, etc.).

Le câble coaxial 204 en matériau électriquement conducteur est positionné de telle sorte que la partie 206 à nu se situe en regard de la fente 202. Ainsi, une onde radiofréquence en provenance de la partie à nu 206 du câble coaxial vient exciter la fente. Autrement dit, le câble coaxial 204 alimente la fente 202 par couplage électromagnétique.

La fente 202 a une géométrie rectangulaire sur la Fig.2. Elle peut cependant avoir d’autres géométries, comme par exemple une forme de croix, de H, d’os de chien (comme illustré sur la Fig. 9), de nœud papillon, ou de sablier, etc. Dans le cas où la fente 202 a une forme de croix, la partie à nu 206 peut être positionnée en regard du centre de la croix. Dans une variante, la partie à nu 206 est positionnée en regard d’un des brins de la croix.

Le plan de masse 200 est par exemple formé d’au moins un pli en tissu métallique (tissu de cuivre par exemple) ou clinquant métallique imprégné d’une résine thermodurcissable, par exemple de la résine polyester. Dans une variante, le plan de masse 200 doté de la fente est formé de tissu de fibres de carbone, ou de tissu hybride en fibres de carbone et fils métalliques, ou de tissu de fibres thermoplastiques enrobées de métal, ou encore de feuilles de carbone compressées de type PERMA-FOIL™, également imprégnées d’une résine thermodurcis s able .

De manière optionnelle, une seconde face du plan de masse 200 est fixée sur un substrat diélectrique 210. Le substrat diélectrique 210 est par exemple une plaque en fibres diélectriques, par exemple en tissus de fibres de verre E imprégnées de résine thermodurcissable, par exemple de la résine polyester. Dans un exemple de réalisation, le substrat diélectrique 210 est de dimensions 150 mm x 150 mm et de 2 mm d’épaisseur. Le substrat diélectrique 210 intégrant le plan de masse 200 est, par exemple, obtenu par un procédé d’infusion sous vide. L'infusion sous vide est un procédé moderne de mise en œuvre des matériaux composites. Elle consiste à la mise sous vide, dans un moule fermé par une bâche, des renforts secs, e.g. tissus métalliques, de fibres de carbone ou de verre, qui sont imprégnés par la suite par la résine qui est diffusée en leur sein via la dépression créée dans le moule. A cet effet, un pli de tissu métallique est positionné sur un marbre en verre préalablement ciré. Dans un exemple de réalisation, le tissu métallique est un tissu de cuivre doté des caractéristiques suivantes : une épaisseur à sec de 0,12 mm, des fils de cuivre de diamètre 0,05 mm présentant un pas de maillage de 0,13 mm (ouverture du carré de 0,08 mm - 200 mesh), une masse surfacique de 293 g/m ² , une résistance par carré Rs=0,001 Q/sq et une conductivité électrique GDC= 8,3X10 ⁶ S/m. Quatre plis de tissu de fibres de verre E sont ensuite positionnés sur le tissu de cuivre. Dans un exemple de réalisation, les quatre plis de tissu de fibres de verre ont les caractéristiques suivantes : un tissage quadriaxial, une masse surfacique de 618 g/m ² par pli, une épaisseur à sec de 0,5 mm par pli. Une résine polyester pré-accélérée et catalysée à 2% en masse est ensuite infusée sous vide. Après 24h de polymérisation à température ambiante, une plaque monolithique est obtenue qui comprend l’ensemble substrat diélectrique et plan de masse. Cette plaque est placée à l’étuve pour une cuisson, par exemple une cuisson de 16h à 40°C. Une fente est ensuite usinée dans le plan de masse, suivant la géométrie et les dimensions désirées.

Dans une variante de réalisation, le substrat diélectrique 210 est en tissu de fibres de quartz et de résine uréthane acrylate ou de résine cyanate ester afin de minimiser les pertes diélectriques et ainsi améliorer l’efficacité du système antennaire 2.

Plus généralement, le substrat diélectrique 210 est en tissu de fibres diélectriques, par exemple en tissu de verre E, ou en tissu de fibres de verre S2 ou en tissu de fibres de quartz, ledit tissu étant imprégné d’une résine sélectionnée parmi une résine thermodurcissable, par exemple une résine polyester, une résine vinylester, une résine epoxy, une résine uréthane acrylate, ou une résine cyanate ester. D’autres compositions de fibres de verre (e.g. verre A, D, R, S, L, etc.) peuvent être utilisées. Des tissus à base de fibres minérales, e.g. des fibres de basalte, peuvent être utilisés à la place des tissus en fibres de verre. Des tissus à base de fibres organiques telles que la fibre aramide (fibre thermoplastique), la fibre polyéthylène (fibre thermoplastique), la fibre polypropylène (fibre thermoplastique), la fibre thermoplastique para-phénylène benzobisoxazole (PB O ou Zylon) peuvent être utilisés à la place des tissus en fibres de verre. Des tissus à base de fibres naturelles telles que le lin, le chanvre, le sisal, le coton, les fibres animales peuvent également être utilisés à la place des tissus en fibres de verre.

Les résines polyester, vinylester, epoxy, uréthane acrylate et cyanate ester peuvent être remplacées par les résines suivantes: polyuréthane, phénolique, polyimide, bismaléimide, polystyrylpyridine, etc. Par ailleurs, ces résines peuvent également être remplacées par des matrices thermoplastiques (e.g. acide polylactique (PLA), polyméthylpentène (PMP ou TPX), polyéthylène, polypropylène, PET, polystyrène, polycarbonate, polyamide, polysulfure de phénylène, polyoxyméthylène, polysulforé, polyéther-imide, polyéther- sulfone, polyéther-éther-cétone, téflon, PVC, ...) ou des matrices élastomères (e.g. caoutchouc naturel, polyisoprène, néoprène, polybutadiène, copolymère styrène -butadiène, copolymère éthylène-propylène, . . .).

Grâce au couplage électromagnétique réalisé par la partie à nu 206 du câble coaxial 204 avec la fente 202, le système antennaire 2 ne comprend aucun point de soudure. Ainsi, les phénomènes d’intermodulation sont évités, ou au moins limités.

La Fig. 4 représente un système antennaire 3 selon un second mode de réalisation. Dans le système antennaire 3, le plan de masse 200 doté de la fente 202, le substrat diélectrique 210 et le câble coaxial 204 sont insérés dans une structure sandwich multicouche.

Les éléments du système antennaire 3 identiques à ceux du système antennaire 2 sont identifiés sur la Fig. 4 à l’aide des mêmes références numériques. Ainsi, dans le système antennaire 3 sont superposés un substrat diélectrique 210, un plan de masse 200 doté d’une fente 202, un câble coaxial 204 ayant une partie à nu 206. Le câble coaxial 204 est recouvert par un bloc ou couche de matériau d’âme 212, en mousse, en balsa, en liège ou en nid d’abeille, ou inséré dans ledit bloc (respectivement ladite couche). La mousse céramique, mousse de verre, mousse thermodurcissable ou mousse thermoplastique est par exemple une mousse PET, e.g. de densité 75 kg/m ³ , une mousse polyuréthane ou une mousse résistante au feu. Sur la Fig. 4, la gaine en plastique du câble coaxial 204 est en contact avec le plan de masse. Dans une variante, la gaine en plastique du câble coaxial peut être absente et l’isolation électrique entre le blindage du câble coaxial et le plan de masse est assurée par la couche de résine thermodurcissable présente en surface du plan de masse suite à sa fabrication. Le câble coaxial 204 est recouvert par le bloc de matériau d’âme 212, lequel est usiné comme illustré Fig. 5(a). Selon une variante, le bloc de matériau d’âme 212 est usiné de telle sorte à y glisser le câble coaxial comme illustré sur la Fig. 5(b). Dans ce dernier cas, la gaine en plastique du câble coaxial 204 n’est pas en contact avec le plan de masse 200. Les différentes couches peuvent être fixées entre elles grâce à des pions de centrage 230. L’utilisation de pions de centrage 230 permet de démonter aisément le système antennaire 3. La face supérieure du système antennaire 3 est optionnellement protégée par un radôme 214 également appelé panneau protecteur. Dans un mode particulier de réalisation, le radôme 214 est réalisé en tissu de fibres de verre S2 et de résine polyester. A cet effet, un pli de tissu de fibres de verre S2 est positionné sur un marbre en verre préalablement ciré. Une résine polyester pré-accélérée et catalysée à 2% en masse est ensuite infusée sous vide. Après 24h de polymérisation à température ambiante, une plaque est obtenue qui comprend le tissu de fibres de verre S2 recouvert de résine polyester. Cette plaque formant le radôme est placée à l’étuve pour une cuisson, par exemple une cuisson de 16h à 40°C. Dans un exemple de réalisation, le tissu (taffetas) de fibres de verre S2 a les caractéristiques suivantes : une masse surfacique de 516 g/m ² et une épaisseur à sec de 0,55 mm.

Plus généralement, le panneau protecteur 214 est en tissu de fibres diélectriques, par exemple en tissu de fibres de verre S2, ou en tissu de fibres de verre E ou en tissu de fibres de quartz, ledit tissu étant imprégné d’une résine thermodurcissable, par exemple une résine polyester, une résine vinylester, une résine epoxy, une résine uréthane acrylate, ou une résine cyanate ester. D’autres compositions de fibres de verre (e.g. verre A, D, R, S, L, etc) peuvent être utilisées. Des tissus à base de fibres minérales, e.g. des fibres de basalte, peuvent être utilisés à la place des tissus en fibres de verre. Des tissus à base de fibres organiques telles que la fibre aramide (fibre thermoplastique), la fibre polyéthylène (fibre thermoplastique), la fibre polypropylène (fibre thermoplastique), la fibre thermoplastique para-phénylène benzobisoxazole (PBO ou Zylon) peuvent être utilisés à la place des tissus en fibres de verre. Des tissus à base de fibres naturelles telles que le lin, le chanvre, le sisal, le coton, les fibres animales peuvent également être utilisés à la place des tissus en fibres de verre.

Les résines polyester, vinylester, epoxy, uréthane acrylate et cyanate ester peuvent être remplacées par les résines suivantes: polyuréthane, phénolique, polyimide, bismaléimide, polystyrylpyridine, etc. Par ailleurs, ces résines peuvent également être remplacées par des matrices thermoplastiques (e.g. acide polylactique (PLA), polyméthylpentène (PMP ou TPX), polyéthylène, polypropylène, PET, polystyrène, polycarbonate, polyamide, polysulfure de phénylène, polyoxyméthylène, polysulforé, polyéther-imide, polyéther- sulfone, polyéther-éther-cétone, téflon, PVC, ...) ou des matrices élastomères (e.g. caoutchouc naturel, polyisoprène, néoprène, polybutadiène, copolymère styrène -butadiène, copolymère éthylène-propylène, . . .).

Ainsi, le système antennaire 3 en plus d’éviter ou de limiter les phénomènes d’intermodulation peut avantageusement être intégré au sein d’un élément de paroi en matériaux composites d’un porteur naval, terrestre ou aérien afin de minimiser sa visibilité de l’extérieur et sa prise au vent, tout en participant à la solidité structurelle de la paroi. L’intégration directe du système antennaire 3 permet aussi de s’affranchir de tout perçage de l’élément de paroi en matériaux composites afin de fixer un système antennaire externe ayant une fonction identique à celle du système antennaire 3. L’absence de perçage et de fixation permet d’assurer l’intégrité mécanique de l’élément de paroi en matériaux composites et de supprimer tout risque de pénétration d’eau, de neige ou de sable au sein de ladite structure. Le système antennaire 3 peut également être intégré à une paroi en matériaux composites d’objets connectés.

Les matériaux composites utilisés dans la structure sandwich assurent légèreté, robustesse, insensibilité aux aléas climatiques et à la corrosion. Un tel système antennaire 3 est par ailleurs peu coûteux à fabriquer.

La Fig. 6 représente un système antennaire 4 selon un troisième mode de réalisation. Dans le système antennaire 4, le plan de masse 200 doté de la fente, le substrat diélectrique 210 et le câble coaxial 204 sont insérés dans une structure sandwich multicouche.

Les éléments du système antennaire 4 identiques à ceux du système antennaire 3 sont identifiés sur la Fig. 6 à l’aide des mêmes références numériques. Ainsi, dans le système antennaire 4, sont superposés un substrat diélectrique 210, un plan de masse 200 doté d’une fente 202, un câble coaxial 204 ayant une partie à nu 206. Le câble coaxial 204 est recouvert par un bloc de matériau d’âme 212, en mousse, en balsa, en liège ou en nid d’abeille, ou inséré dans ledit bloc. La mousse céramique, mousse de verre, mousse thermodurcissable ou mousse thermoplastique est par exemple une mousse PET, une mousse polyuréthane ou une mousse résistante au feu. Dans le système antennaire 4, la fente 202 vient alimenter par couplage électromagnétique un premier patch rayonnant 216 en matériau électriquement conducteur. Le premier patch rayonnant 216 est par exemple obtenu par découpage d’un tissu métallique sec ou d’un clinquant métallique ou d’un tissu sec de fibres de carbone ou d’un tissu sec hybride de fibres de carbone et de fils métalliques ou d’un tissu sec de fibres thermoplastiques enrobées de métal ou de feuilles de carbone compressées. Ces tissus secs peuvent être utilisés directement ou bien après leur imprégnation par une résine thermodurcissable, une matrice thermoplastique ou une matrice élastomère. Il est par exemple de géométrie carrée et de dimensions 29 mm x 29 mm. Il peut avoir d’autres géométries : rectangulaire, circulaire, elliptique, triangulaire, secteur de disque, anneau circulaire, secteur d’anneau, etc. Dans un mode particulier de réalisation, le bloc de matériau d’âme 212 est usiné pour recevoir le premier patch rayonnant 216. Dans un exemple de réalisation, une encoche est effectuée dans le bloc de matériau d’âme 212 pour y accueillir le premier patch rayonnant 216 comme illustré sur la Fig. 6. La face supérieure du système antennaire 4 est optionnellement protégée par un radôme 214 également appelé panneau protecteur.

Dans une variante de réalisation non représentée sur la Fig. 6, la fente 202 est réalisée dans le premier patch rayonnant 216. Ainsi, le câble coaxial 204 alimente par couplage électromagnétique directement le premier patch rayonnant 216 au travers de sa fente. Dans cette variante, le plan de masse 200 qui ne comprend plus de fente est continu. Ainsi, tout rayonnement arrière est supprimé.

Les différentes couches peuvent être fixées entre elles au moyen de pions de centrage 230 non représentés sur la Fig. 6. Ainsi, le système antennaire 4 peut être démonté aisément.

La Fig. 7 représente un système antennaire 5 selon un quatrième mode de réalisation. Dans le système antennaire 5, le plan de masse 200 doté de la fente, le substrat diélectrique 210 et le câble coaxial 204 sont insérés dans une structure sandwich multicouche.

Les éléments du système antennaire 5 identiques à ceux du système antennaire 4 sont identifiés sur la Fig. 7 à l’aide des mêmes références numériques. Ainsi, dans le système antennaire 5, sont superposés un substrat diélectrique 210, un plan de masse 200 doté d’une fente 202, un câble coaxial 204 ayant une partie à nu 206. Le câble coaxial 204 est recouvert par un bloc de matériau d’âme 212, en mousse, en balsa, en liège ou en nid d’abeille, ou inséré dans ledit bloc 212. La mousse céramique, mousse de verre, mousse thermodurcissable ou mousse thermoplastique est par exemple une mousse PET, une mousse polyuréthane ou une mousse résistante au feu. Dans le système antennaire 5, la fente 202 vient alimenter par couplage électromagnétique un premier patch rayonnant 216 et le premier patch vient alimenter par couplage électromagnétique un second patch rayonnant 218 (appelé aussi patch parasite). La superposition de deux patchs rayonnants permet d’élargir le spectre fréquentiel de fonctionnement de l’antenne, par exemple de 3 à 4 GHz, ce qui permet notamment de prendre en compte un éventuel décalage fréquentiel lié à la présence d’eau, de givre, de glace, de neige ou de sable à la surface du système antennaire 5. Le second patch rayonnant 218 en matériau électriquement conducteur est par exemple obtenu par découpage d’un tissu métallique sec ou d’un clinquant métallique ou d’un tissu sec de fibres de carbone ou d’un tissu sec hybride de fibres de carbone et de fils métalliques ou d’un tissu sec de fibres thermoplastiques enrobées de métal ou de feuilles de carbone compressées. Ces tissus secs peuvent être utilisés directement ou bien après leur imprégnation par une résine thermodurcissable, une matrice thermoplastique ou une matrice élastomère. Il est par exemple de géométrie carrée et de dimensions 23 mm x 23 mm. Il peut avoir d’autres formes : rectangulaire, circulaire, elliptique, triangulaire, secteur de disque, anneau circulaire, secteur d’anneau, etc. Le bloc de matériau d’âme 212 est usiné pour recevoir le premier patch rayonnant 216. Un élément de matériau d’âme 220 vient couvrir le premier patch rayonnant 216 et est usiné pour recevoir le second patch rayonnant 218. L’espacement entre les premier et second patchs est judicieusement contrôlé par un usinage précis de la mousse, du balsa ou du nid d’abeille de manière à obtenir un diagramme de rayonnement tel que prédéfini. L’ensemble est recouvert d’un bloc de matériau d’âme 222, lequel est usiné de telle sorte à maintenir en place le second patch rayonnant 218. La face supérieure du système antennaire 5 est optionnellement protégée par un radôme 214. Les découpes effectuées dans les blocs de matériau d’âmes afin d’y accueillir les patchs rayonnants peuvent être différentes de celles représentées sur la Fig. 7. Notamment l’élément de matériau d’âme 220 peut s’étendre sur la totalité de la surface du bloc de matériau d’âme 212. Dans ce cas, le bloc de matériau d’âme 222 n’est pas en contact avec le bloc de matériau d’âme 212.

Dans une variante de réalisation, non représentée sur la Fig. 7, la fente 202 est réalisée dans le premier patch rayonnant 216. Ainsi, le câble coaxial 204 alimente par couplage électromagnétique directement le premier patch rayonnant 216 au travers de sa fente 202. Dans cette variante, le plan de masse 200 qui ne comprend plus de fente est continu. Ainsi, tout rayonnement arrière est supprimé.

Un tel système antennaire 5 est adapté pour fonctionner de 3,4 à 3,6 GHz, qui est l’une des bandes fonctionnelles attribuées à la téléphonie 5G. Les différentes couches peuvent être fixées entre elles au moyen de pions de centrage 230 non représentés sur la Fig. 7. Ainsi, le système antennaire 5 peut être démonté aisément.

Le système antennaire 5 comprend deux patchs rayonnants. Toutefois, dans d’autres modes de réalisation non représentés sur la Fig. 7, le système antennaire 5 peut comprendre plus de deux patchs rayonnants afin d’élargir encore la bande de fonctionnement de l’antenne. Les différents patchs rayonnants sont avantageusement séparés par des couches de matériaux d’âme.

La Fig. 8 représente un système antennaire 6 selon un cinquième mode de réalisation. Ce mode de réalisation peut être combiné avec l’ensemble des modes de réalisation précédents décrits en référence aux Figs 2 à 7.

Le système antennaire 6 comprend au moins un plan de masse 200 doté de deux fentes 202a, 202b et deux câbles coaxiaux 204a, 204b, chaque câble coaxial étant couplé électromagnétiquement à l’une des fentes. Les câbles coaxiaux 204a, 204b sont par exemple fixés sur ledit plan de masse 200 grâce à des attaches en plastique ou des points de colle. Ni le conducteur central, ni le blindage des câbles coaxiaux 204a, 204b ne doivent toucher le plan de masse 200. Pour chaque câble coaxial, une partie intermédiaire dudit câble 206a, 206b est à nu. Sur la Fig. 8, les deux câbles coaxiaux sont orthogonaux. Dans le cas particulier de l’utilisation d’un matériau d’âme comme dans les modes de réalisation des Figs 4, 6 et 7, les deux câbles coaxiaux peuvent être insérés dans celui-ci à différentes hauteurs. Par leur superposition, les deux fentes 202a et 202b peuvent aussi former une croix et sont alors alimentées par deux câbles coaxiaux orthogonaux.

La Fig. 9 représente un système antennaire 7 selon un sixième mode de réalisation. Le système antennaire 7 est un réseau d’antennes fentes alimentées par un unique câble coaxial. Ce mode de réalisation peut être combiné avec l’ensemble des modes de réalisation précédents décrits en référence aux Figs 2 à 8.

Le système antennaire 7 comprend au moins un plan de masse 200 doté d’une pluralité de fentes 203a, 203b, 203c et 203d et d’un câble coaxial 205. Le câble coaxial 205 est par exemple fixé sur ledit plan de masse 200 grâce à des attaches en plastique ou des points de colle. Ni le conducteur central, ni le blindage du câble coaxial 205 ne doivent toucher le plan de masse 200. Une pluralité de parties intermédiaires 207a, 207b, 207c et 207d dudit câble 205 sont à nu. Sur la Fig.9, le câble coaxial 205 est droit. Dans une variante non représentée, le câble coaxial 205 est en serpentin. La longueur de câble coaxial entre les parties à nu permet de contrôler le déphasage et donc le tilt du système antennaire 7. Autrement dit, la longueur du câble coaxial entre chacune desdites parties à nu est déterminée en fonction d’une valeur souhaitée de déphasage au niveau de chacune des fentes. Sur la Fig. 9, le câble coaxial 205 alimente des fentes rayonnantes. Dans une variante de réalisation, le câble coaxial alimente des fentes de couplage qui à leur tour alimentent des patchs rayonnants comme dans les modes de réalisation décrits en lien avec les Figs 6 et 7.

Dans tous les modes de réalisation décrits, il est possible de draper le système antennaire avec un tissu de fibres diélectriques pré-imprégné de résine thermodurcissable ou bien en utilisant un procédé d’infusion afin de figer la structure en une pièce monobloc et ainsi assurer sa rigidité. Toutefois, après drapage le système antennaire n’est plus démontable. Toutes les couches constitutives de la structure sandwich peuvent aussi être collées les unes aux autres afin de figer la structure en une pièce monobloc et assurer ainsi sa rigidité mécanique. L’alimentation par couplage électromagnétique décrite ci-dessus est utilisable dans d’autres situations d’alimentation de système antennaire que celle visant à éviter ou limiter les phénomènes d’intermodulation.