Antena con resonador equipado de un revestimiento filtrante y sistema que incorpora esta antena.

Antena concebida para emitir o recibir ondas electromagnéticas a una frecuencia de trabajo fT,

comprendiendoesta antena un primer resonador (20; 60; 70; 80; 90; 122) formada:

- por un reflector (22) que refleja la totalidad de ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan perpendicularmente a este reflector,

- por una pared (24) parcialmente reflejante atravesada por las ondas electromagnéticas en la frecuencia fT,reflejando estrictamente esta pared menos del 100% y más del 80% de las ondas electromagnéticas a la frecuenciafT que se propagan perpendicularmente a esta pared,

- por una cavidad (36) delimitada de un lado por una cara superior del reflector y del otro lado por una cara inferiorde la pared parcialmente reflejante, y

- por al menos una sonda de excitación (38; 124-128) de la cavidad propia para recibir o para inyectar en estacavidad, al nivel del reflector, campos electromagnéticos a la frecuencia fT,

caracterizada porque el primer resonador comprende en el interior de su cavidad una revestimiento filtrante (40) querecubre la mayor parte de la cara superior del reflector situado en el interior de la cavidad, siendo apto esterevestimiento para eliminar todas las ondas electromagnéticas de frecuencia fT que se propagan en una direcciónparalela a la cara superior del reflector sin por lo tanto eliminar todas las ondas electromagnéticas a la frecuencia fTque se propagan en una dirección perpendicular a la cara superior del reflector, y porque el revestimiento filtrante(40) forma un material BIP (Banda Restringida Fotónica) que comprende al menos un primer y segundo materialesque se diferencian por su permitividad y/o su permeabilidad y/o su conductividad dispuestas en alternancia aintervalos regulares solamente a lo largo de una o varias direcciones paralelas a la cara superior del reflector, siendofunción el intervalo regular de la longitud de onda λ1 de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el primermaterial de manera que elimina las ondas electromagnéticas de frecuencia fT que se propagan paralelamente a lacara superior del reflector.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/050426.

Solicitante: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS).

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 3, RUE MICHEL-ANGE 75016 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: THEVENOT, MARC, JECKO, BERNARD, DUMON, PATRICK, MONEDIERE,THIERRY, CHANTALAT,RÉGIS, MENUDIER,CYRILLE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01Q15/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01Q ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento por microondas H05B 6/72). › Dispositivos para la reflexión, refracción, difracción o la polarización de las ondas radiadas por una antena, p. ej. dispositivos cuasi ópticos (variables con el objeto de modificar la directividad H01Q 3/00; disposiciones de tales dispositivos para la conducción de ondas H01P 3/20; variables con el objeto de obtener un efecto de modulación H03C 7/02).
  • H01Q19/17 H01Q […] › H01Q 19/00 Combinaciones de elementos activos primarios de antenas con dispositivos secundarios, p. ej. con dispositivos cuasi ópticos, para dar a la antena una característica direccional deseada. › la fuente radiante primaria comprende varios elementos radiantes (H01Q 19/15, H01Q 25/00 tienen prioridad).

PDF original: ES-2390393_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Antena con resonador equipado de un revestimiento filtrante y sistema que incorpora esta antena

La presente invención se relaciona con una antena con resonador equipado de un revestimiento filtrante y un sistema que incorpora está antena.

Las antenas conocidas son concebidas para emitir o recibir ondas electromagnéticas a una frecuencia de trabajo fT. Estas antenas pueden comprender un primer resonador formado:

- de un reflector que refleja la totalidad de ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan perpendicularmente a este reflector,

- de una pared parcialmente reflejante atravesada por las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT, esta pared que refleja estrictamente menos del 100% y más del 80% de las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan perpendicularmente a está pared,

- de una cavidad delimitada de un lado por una cara superior del reflector y del otro lado por una cara inferior de la pared parcialmente reflejante, y

- de al menos una sonda de excitación de la cavidad propia para recibir o para inyectar en esta cavidad, al nivel del reflector, campos electromagnéticos a la frecuencia fT.

Se recuerda aquí que el coeficiente de reflexión de una pared o de un reflector depende del ángulo de incidencia, de la frecuencia de la onda electromagnética y de la polarización de esta onda electromagnética. Aquí, los valores de reflectividad de las paredes o reflectores son dados por la siguiente situación:

- la frecuencia de la onda electromagnética es igual a la frecuencia de trabajo fT,

- el ángulo de incidencia es nulo, es decir que la onda electromagnética que se propaga perpendicularmente a la pared o al reflector, y

- la polarización tenida en cuenta es la del campo eléctrico radiado o recibido por la sonda de excitación.

Por ejemplo, tales antenas son descritas en el caso particular de antenas de material BIP (Banda Restringida Fotónica) faltante en las solicitudes de patente depositadas bajo el Número FR 9914521 y FR 2801428A.

Estas antenas presentan un volumen reducido y una fuerte directividad. El diagrama de radiación de estas antenas presenta por lo tanto un lóbulo principal importante y lóbulos secundarios.

La invención apunta a disminuir la importancia y el tamaño de los lóbulos secundarios.

Tiene por lo tanto por objeto una antena en la cual el primer resonador comprende un revestimiento filtrante que recubre la mayoría de la cara superior del reflector situado en el interior de la cavidad, siendo apto este revestimiento para eliminar todas las ondas electromagnéticas de frecuencia fT que se propagan en una dirección paralela a la cara superior del reflector sin por lo tanto eliminar todas las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan en una dirección perpendicular a la cara superior del reflector.

En la antena anterior, el revestimiento impide el establecimiento de un modo guiado en una dirección paralela al reflector. Esto se traduce en una mejora sensible del comportamiento de la antena.

Los modos de realización de esta antena pueden comprender una o varias características siguientes:

- el revestimiento filtrante forma un material BIP (Banda Restringida Fotónica) que comprende al menos un primer y un segundo materiales que se diferencian por su permitividad y/o su permeabilidad y/o su conductividad dispuestas en alternancia a intervalos regulares solamente a lo largo de una o varias direcciones paralelas a la cara superior del reflector, siendo el intervalo regular función de la longitud de onda A1 de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el primer material de manera que elimine las ondas electromagnéticas de frecuencia fT que se propagan paralelamente a la cara superior del reflector;

- el primer material que forma el revestimiento filtrante es idéntico al material que remplaza la cavidad;

- el segundo material que forma el revestimiento es idéntico al material que forma la cara superior del reflector;

- el segundo material forma contactos de los cuales el de mayor anchura se extiende en una dirección perpendicular a la cara superior del reflector, estando repartidos estos contactos a intervalos regulares en la cara superior del

reflector en dos direcciones no colineales y paralelas a la de la cara superior, siendo la mayor anchura estrictamente inferior a la A1/2, en donde A1 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el primer material;

- la cara superior del reflector y la cara inferior de la pared parcialmente reflejante están separadas la una de la otra por una altura h1 constante y estrictamente inferior a A2/2 o igual a A2/2 en donde A2 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el material que rellena la cavidad;

- la pared parcialmente reflectiva es una rejilla formada de varias barras metálicas paralelas, siendo la más pequeña distancia entre dos barras paralelas estrictamente inferior a A3/2, en donde A3 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el aire;

- la pared parcialmente reflectiva es un material BIP que presenta al menos dos materiales que se diferencian por su permitividad y/o su permeabilidad y/o su conductividad dispuestas en alternancia al menos a lo largo de una dirección perpendicular a la cara superior del reflector, siendo uno de esos dos materiales el mismo que el que rellena la cavidad;

- la antena comprende un segundo resonador formado:

- de una pared radiante atravesada por las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que presentan una cara radiante exterior, esta pared radiante que refleja estrictamente menos del 100% y más del 80% de las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT se propagan perpendicularmente a la de la pared radiante, siendo la reflectividad de la pared radiante estrictamente inferior a la de la pared parcialmente reflejante,

- de una cavidad resonante con fuga delimitada de un lado por una cara inferior de la pared radiante y del otro lado por una cara superior de la pared parcialmente reflejante del primer resonador, estando separadas la pared radiante y la pared parcialmente reflejante la una de la otra por una altura h2 constante inferior o igual a A4/2 + A4/20, en donde A4 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el material que rellena la cavidad resonante con fuga;

- la antena que comprende varias sondas de excitación en el primer resonador implican cada una la formación de una mancha de excitación en la cara superior de la pared parcialmente reflejante, creando cada mancha de excitación en su giro una mancha radiante en la cara radiante de la pared radiante, siendo definidas mancha de excitación y mancha radiante como la zona de la cara superior de la pared parcialmente reflejante, respectivamente de la pared radiante, situada alrededor de un punto de esta cara en donde la intensidad del campo electromagnético emitido por esta sonda es máximo e incluye todos los puntos de esta cara en donde la intensidad del campo electromagnético emitido por esta sonda es superior o igual a la estructura de esta intensidad máxima, y en la cual la distancia que separa las dos sondas de excitación contiguas se escoge suficientemente pequeña para que las manchas radiante creadas por estas sondas se traslapen parcialmente;

- cada sonda de excitación presenta una superficie de inyección y/o de recepción de ondas electromagnéticas a la frecuencia fT de las cuales la de mayor anchura es superior o igual a A2, la repartición de la potencia de las ondas electromagnéticas en la superficie de inyección y o de recepción que tienen un punto en donde la potencia es máxima, estando alejado este punto desde la periferia de esta superficie, y la potencia decrece continuamente a lo largo de una recta que va de este punto hasta la periferia y esta cualquiera que sea la dirección de la recta considerada en el plano de esta superficie, siendo A2 la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de fT en el material que rellena la cavidad del primer resonador;

- la altura h2 está dada por la siguiente relación:

en donde:

- n es el número entero positivo o negativo que permite obtener la más pequeña altura h2 positiva,

- <1 es el desfase introducido entre una onda electromagnética incidente a la frecuencia fT y la onda reflejada... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Antena concebida para emitir o recibir ondas electromagnéticas a una frecuencia de trabajo fT, comprendiendo esta antena un primer resonador (20; 60; 70; 80; 90; 122) formada:

- por un reflector (22) que refleja la totalidad de ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan perpendicularmente a este reflector,

- por una pared (24) parcialmente reflejante atravesada por las ondas electromagnéticas en la frecuencia fT, reflejando estrictamente esta pared menos del 100% y más del 80% de las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan perpendicularmente a esta pared,

- por una cavidad (36) delimitada de un lado por una cara superior del reflector y del otro lado por una cara inferior de la pared parcialmente reflejante, y

- por al menos una sonda de excitación (38.

12. 128) de la cavidad propia para recibir o para inyectar en esta cavidad, al nivel del reflector, campos electromagnéticos a la frecuencia fT,

caracterizada porque el primer resonador comprende en el interior de su cavidad una revestimiento filtrante (40) que recubre la mayor parte de la cara superior del reflector situado en el interior de la cavidad, siendo apto este revestimiento para eliminar todas las ondas electromagnéticas de frecuencia fT que se propagan en una dirección paralela a la cara superior del reflector sin por lo tanto eliminar todas las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan en una dirección perpendicular a la cara superior del reflector, y porque el revestimiento filtrante

(40) forma un material BIP (Banda Restringida Fotónica) que comprende al menos un primer y segundo materiales que se diferencian por su permitividad y/o su permeabilidad y/o su conductividad dispuestas en alternancia a intervalos regulares solamente a lo largo de una o varias direcciones paralelas a la cara superior del reflector, siendo función el intervalo regular de la longitud de onda A1 de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el primer material de manera que elimina las ondas electromagnéticas de frecuencia fT que se propagan paralelamente a la cara superior del reflector.

2. Antena según la reivindicación 1, en la cual el primer material que forma el revestimiento filtrante (40) es idéntico al material que rellena la cavidad.

3. Antena según la reivindicación 1 o 2, en la cual el segundo material que forma el revestimiento (40) es idéntico al material que forma la cara superior del reflector.

4. Antena según la reivindicación 3, en la cual el segundo material forma contactos (42) de los cuales la anchura más grande se extiende en una dirección perpendicular a la cara superior del reflector (22) , siendo repartidos estos contactos a intervalos regulares en la cara superior del reflector en dos direcciones no colineales y paralelas a esta cara superior, siendo la de mayor anchura estrictamente superior a A1/2, en donde A1 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT del primer material.

5. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la cara superior del reflector y la cara inferior de la pared parcialmente reflejante están separadas la una de la otra por una altura h1 constante y estrictamente inferior a A2/2 o igual a A2/2, en donde A2 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el material que rellena la cavidad.

6. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la pared parcialmente reflejante es una parrilla (62) formada de varias barras metálicas paralelas (66, 68) , siendo estrictamente la más pequeña distancia entre dos barras paralelas contiguas inferior a A3/3, en donde A3 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el aire.

7. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la cual la pared parcialmente reflejante es un material BIP que presenta al menos dos materiales (26, 28, 30) que se diferencian por su permitividad y/o su permeabilidad y/o su conductividad dispuestas en alternancia al menos a lo largo de un dirección perpendicular a la cara superior del reflector, siendo uno de estos dos materiales el mismo que el que rellena la cavidad.

8. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la antena comprende un segundo resonador (123) formado:

- por una pared radiante (132) atravesada por ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que presentan una cara radiante exterior, reflejando esta pared radiante de manera estricta menos del 100% y más del 80% de las ondas electromagnéticas a la frecuencia fT que se propagan perpendicularmente a esta pared radiante,

- por una cavidad resonante (136) con fuga delimitada de un lado por una cara inferior de la pared radiante y del otro lado por una cara superior de la pared (24) parcialmente reflejante del primer resonador, estando separadas la pared

radiante y la pared parcialmente reflejante la una de la otra por una altura h2 constante inferior o igual a A4/2 + A4/20, en donde A4 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el material que rellena la cavidad resonante con fuga.

9. Antena según la reivindicación 8, en la cual la antena comprende varias sondas de excitación (124-128) en el primer resonador (122) implicando cada una la formación de una mancha de excitación (160-164) en la cara superior de la pared parcialmente reflejante, creando cada mancha de excitación en su giro una mancha radiante (166-170) en la cara radiante de la pared radiante, siendo definidas cada mancha de excitación y mancha radiante como la zona de la cara superior de la pared (24) parcialmente reflejante, respectivamente de la pared radiante (132) , situada alrededor de un punto de esta cara en donde la intensidad del campo electromagnético emitido por esta sonda es máxima e incluye todos los puntos de esta cara en donde la intensidad del campo electromagnético emitido por esta sonda es superior o igual a la mitad de esta intensidad máxima, y en la cual la distancia que separa dos sondas de excitación contigua se escoge suficientemente pequeña para que las manchas radiantes creadas por estas sondas se traslapen parcialmente.

10. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual cada sonda de excitación (124-128) presenta una superficie de inyección y/o de recepción de ondas electromagnéticas a la frecuencia fT de la cual la de mayor anchura es superior o igual a A2, teniendo la repartición de la potencia de las ondas electromagnéticas en la superficie de inyección y/o de recepción un punto en donde la potencia es máxima, estando este punto alejado de la periferia de esta superficie, y la potencia decrece continuamente a lo largo de una recta que va de este punto hasta la periferia y esta cualquiera que sea la dirección de la recta considerada en el plano de esta superficie, siendo A2 la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el material que rellena la cavidad del primer resonador.

11. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en la cual la altura h2 está dada por la relación siguiente:

en donde:

- n es el número entero positivo o negativo que permite obtener la más pequeña altura h2 positiva,

- <1 es el desfase introducido entre una onda electromagnética incidente a la frecuencia fT y la onda reflejada después de la reflexión en la cara superior de la pared parcialmente reflejante del primer resonador,

- <2 es el desfase introducido entre una onda electromagnética incidente a la frecuencia fT y la onda reflejada después de la reflexión en la cara interior de la pared radiante,

- A4 es la longitud de onda de la onda electromagnética de frecuencia fT en el material que rellena la cavidad resonante con fuga.

12. Antena según la reivindicación 11, en la cual la cara superior del reflector (22) y la cara inferior de la pared parcialmente reflejante (24) están separadas la una de la otra por una altura h1 constante estrictamente inferior a A2/2, en donde A2 es la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de frecuencia fT en el material que rellena la cavidad del primer resonador.

13. Antena según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual la cavidad (36) del primer resonador forma una guía de onda que tiene una frecuencia de corte fC del modo de propagación TE1 o TM1 y un valor asintótico C por encima del cual no puede establecerse ningún modo de propagación TEM, y en la cual la frecuencia fT es inferior o igual a la frecuencia fC y superior al valor asintótico C.

14. Sistema de emisión o de recepción de ondas electromagnéticas que comprende:

- un dispositivo (184) de focalización apto para focalizar las ondas electromagnéticas emitidas o recibidas por el sistema en un punto focal, y

- una antena (120) emisora o receptora de ondas electromagnéticas colocada en este punto focal, caracterizado porque la antena está conforme a la reivindicación 9.


 

Patentes similares o relacionadas:

Antena conectada a tierra que tiene bandas de metal de superficie de alta impedancia en forma de U y dispositivo de comunicación inalámbrica que tiene la citada antena, del 10 de Abril de 2019, de Huizhou Tcl Mobile Communication Co., Ltd: Una antena conectada a tierra con bandas de metal de superficie de alta impedancia en forma de U, que comprende una unidad de radiación de antena en forma de […]

Cristal de ventana recubierto de manera conductora, particularmente para vehículos ferroviarios, del 25 de Marzo de 2019, de SIEMENS AG OSTERREICH: Cristal de la ventana recubierto de manera conductora particularmente para vehículos ferroviarios, donde el revestimiento está diseñado estructurado y eléctricamente […]

Luna revestida con áreas parcialmente decapadas, del 20 de Marzo de 2019, de SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE: Procedimiento para producir una luna revestida con ventana de comunicación, en el que a. una luna de base se provee de un revestimiento que contiene metal […]

Antena con puesta a tierra que tiene tiras metálicas de superficie de alta impedancia en forma de cruz y dispositivo de comunicación inalámbrica que tiene dicha antena, del 5 de Marzo de 2019, de Huizhou Tcl Mobile Communication Co., Ltd: Una antena con puesta a tierra con tiras metálicas de superficie de alta impedancia en forma de cruz , que comprende un elemento radiante […]

Antena y placa de circuito impreso que usan estructura de guía de ondas, del 15 de Febrero de 2019, de NEC CORPORATION: Una estructura de guía de ondas que comprende: un primer plano conductor ; un segundo plano conductor ; y una multitud de estructuras unitarias […]

Transferencia radiativa y control de energía con metamaterial fractal y materiales plasmónicos, del 9 de Enero de 2019, de FRACTAL ANTENNA SYSTEMS INC.: Un sistema resonador acoplado de manera plasmónica, comprendiendo el sistema: una pluralidad de celdas fractales de empaquetamiento compacto dispuestas […]

Dispositivo de superficie de alta impedancia compacto, multibandas y eventualmente reconfigurable y procedimiento asociado, del 19 de Diciembre de 2018, de ONERA: Dispositivo de superficie de alta impedancia que comprende un conjunto de al menos dos compartimentos (2j) separados, sustancialmente cilíndricos, que tienen unas […]

Dispositivo de antena que consta de una antena plana y un reflector de antena de banda ancha y procedimiento de realización del reflector de antena, del 24 de Octubre de 2018, de THALES: Procedimiento de realización de un dispositivo de antena según la reivindicación 7, constando el procedimiento de las etapas siguientes: - una etapa de determinación […]

Otras patentes de CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS)