La présente invention concerne le domaine des antennes de télécommunications transmettant des ondes radioélectriques dans le domaine deshyperfréquences au moyen d'éléments rayonnants. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif permettant le couplage et la fixation de manière rapide, fiable et bon marché d'un élément rayonnant sur un support métailique plan au cours de S'assembiage d'une antenne. Elle s'étend on outre à une antenne comportant un tel dispositif et au procédé d'assemblage d'une telle antenne.

La réalisation d'une antenne comporte des étapes de fixation mécanique de ses composants tes uns aux autres. Aujourd'hui, la plupart des fabricants d'antennes utilisent un assemblage mécanique comportant un châssis constituant un axe mécanique central sur lequel sont fixés tous les autres composants, tels que des éléments rayonnants, des diviseurs de puissance, des déphaseurs, des parois réfléchissantes, des éléments parasites, etc. Une fois tous les éléments assemblés autour du châssis, l'ensemble est entouré d'un radome.

Afin de supporter les efforts mécaniques dus au poids des composants et à l'environnement, ce châssis est fabriqué à partir d'un matériau métallique ayant une dureté et une épaisseur suffisantes. Cette contrainte initiale limite les choix mécaniques ultérieurs. ElIe impose que les compromis dans la conception, notamment entre les facteurs de nature électrique et mécanique et le coût de fabrication, soient principalement guidés par les exigences mécaniques en vue d'assurer la stabilité des performances. Par exemple, une antenne d'environ 2 m de long travaillant dans une bande de fréquences autour de 2 GHz comporte un châssis d'aluminium ayant une épaisseur comprise entre 1 ,5 mm ei 2,5 mm. Alors que sî l'on ne tient compte strictement que de la profondeur liée â l'effet de peau dans le domaine de fréquence, l'épaisseur requise ne serait que de moins de 0,1 mm. La présence de connexions métalliques et leur positionnement entre les composants obliger à choisir des solutions mécaniques comme le vissage ou la soudure. Ces techniques d'assemblage induisent des coûts supplémentaires, en particulier à cause du temps requis pour effectuer l'opération et par la nécessité d'un contrôle poussé de !a qualité de ia liaison réalisée, et eues rendent te dêsassemblage périlleux voire impossible. Autrement, à cause de la dégradation inévitable des contacts électriques, l'antenne pourrait être confrontée à des problèmes de produits d'intermodulation (PiM) qui traduisent une distorsion des signaux transitant par i'antenne, tel que ia perte de performances si ces dégradations surviennent aux endroits ou les champs é!et;l rυπiaynéUques sont internes.

Les antennes panneaux comportent un réseau d'èSéments rayonnants, qui peuvent être des dipôles, fixés sur un châssis métallique qui est un réflecteur plan. Le problème est donc de trouver un dispositif permettant de réaliser îe positionnement et la fixation de ces dipôtes sur le châssis de manière rapide, fiable, réversible et bon marché afin d'obtenir une liaison qui soit mécaniquement et électriquement efficace et débarrassée des produits d'intermoduiation.

La solution recherchée doit notamment tenir compte simultanément des exigences suivantes : - éviter le vissage et/ou ia soudure pour effectuer l'assemblage mécanique des dipôles et du réflecteur :

- réaliser des connexions éiectriques de type capacitif, c'est-à-dire sans contact direct métal-métal.

Le document US-6, 933,908 décrit une antenne comprenant un dipôle relié sans contact par voie capacitive à un réfiecteur au moyen d'une structure de couplage et de fixation non électriquement conductrice disposée eniie Ie pied de l'élément rayonnant et le réfiecteur. La structure de couplage et de fixation est un bouchon en matériau diélectrique. La base du dîpôîe est insérée et maintenue dans le bouchon muni de reliefs qui est ensuite ancré par rotation dans un orifice de forme et de dimension correspondantes ménagé dans le réflecteur. Pour maintenir le bouchon en place, des moyens de fixation additionnels sont prévus teSs que des vis insérées dans un Irou du bouchon en plastique et dans un trou du réflecteur en veillant à ne pas établir de connexion électrique avec ie dipôie.

Cependant cette structure de couplage et de fixation présente l'inconvénient de nécessiter encore l'utilisation de moyens de fixation par vissage pour assurer la fiabilité de ia fixation, πotarnmenf pour éviter Ia rotation du bouchon et son désengagement de l'orifice En mitre \\n tel assemblage est pénalisant au point de vue de la surface de couplage En effet \s surface importante occupée par l'orifice ménagé dans le réflecteur, de surface au moins égale à celle ϋu bouchon, réduit d'autant la surface de couplage entre ie réflecteur et te dipôle.

La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients de l'art antérieur, et en particulier de proposer un dispositif de couplage et de fixation d'un élément rayonnant sur un support métallique pian de telle sorte que ia surface de couplage soit maximisée. .

La présente invention a aussi pour but de proposer un dispositif de couplage et de fixation d'un élément rayonnant sur un support métallique pian ne nécessitant pas de recours au vissage ou à Sa soudure. La présente invention a aussi pour but de proposer une antenne comprenant des éléments rayonnants fixés sur un support métallique pian dont l'épaisseur du support est moindre que dans l'art antérieur sans compromettre ia tenue mécanique de l'antenne.

La présente invention a encore pour but de proposer un procédé de couplage et de fixation d'un élément rayonnant sur un support rnètalque plan qui soit plus rapide et cependant aussi fiable que les procédés antérieurs.

L'objet de Ia présente invention est un dispositif de couplage et de fixation d'un élément rayonnant d'antenne, comprenant un pied surmonté d'un dipôle, sur un support conducteur plan muni d'un orifice. Le dispositif comporte une pièce diélectrique comprenant :

~ une base de dimension supérieure à la dimension de l ^' orifice ménagé dans ie support, - au moins une tige solidaire de la base et se projetant dans une direction perpendiculaire au plan de la base, - au moins une protubérance ménagée à l'extrémité de ia tige apte à coopérer avec* l'élément rayonnant pour ie retenir.

Le dispositif comporte en outre une couche diélectrique disposée entre l'élément rayonnant et le support conducteur pour éviter tout contact direct.

La présence d'une couche diélectrique entre l'élément rayonnant et le support permet de garantir l'isolation électrique, et ainsi de créer un couplage capacitif entreu l'élément rayonnant et le réflecteur. La pièce diélectrique, n'ayant plus à assurer cette fonction, peut ainsi être optimisée vis à vis de sa mise en place et de ia faculté de fixation de l'élément rayonna nt Selon un mode de réalisation préféré, la base de la pièce diélectrique comprend à sa périphérie des pétales fléchis adaptés pour permettre un contact ressort avec le support. Le bord périphérique de la base est découpé pour former des pétaîes qui sont légèrement repliés afin de se projeter hors du plan de la base. Lors de la mise en place de la pièce diélectrique, les pétaies viennent ies premier en appui sur ie support, assurant un effet ressort qui contribue à maintenir l'élément iayonnant dans la position souhaitée.

Selon une forme d'exécution, Sa base de la pièce diélectrique comprend au moins un orifice pour le passage d'un moyen d'alimentation électrique de l'élément rayonnant. Ceci permet le passage des moyens d'alimentation sous le support pour dégager la face du support supportant les éléments rayonnants et formant réflecteur. Le support comporte dans ce cas également des orifices pour le passage des moyens d'alimentation.

Selon une première variante, la pièce diélectrique comporte au moins une tige apte à coopérer avec l'extérieur du pied de l'élément rayonnant, La tige se projette perpendiculairement à la base de la ptèce diélectrique traverse le support pεir un orifice de taille adaptée. La tige vient se placer le iong de l'extérieur du pied de manière à permettre à la protubérance portée par son extrémité de s'ancrer sur une aspérité ménagée à cet effet sur la surface extérieure du pied afin de retenir l'élément rayonnant.

Selon une deuxième variante, la pièce diélectrique comporte au moins une tige apte à s'insérer à l'intérieur d'un tube creux disposé dans te pied de l'élément rayonnant. La tige se projette perpendiculairement à îa base de la pièce diéiectrique traverse le support par un orifice de taille adaptée. La tige vient s'insérer dans l'un des tubes creux ménages dans le pied de l'élément rayonnant de manière â permettre à îa protubérance portée par son extrémité de s'ancrer sur une aspérité ménagée â cet effet sur la surface intérieure du tube afin de retenir l'élément rayonnant.

Selon encore une forme d'exécution, ia protubérance à l'extrémité de ia tige a une forme de crochet. Cette forme lui permet de coopérer au mieux avec une aspérité qui peut avoir la forme d'un relief ou d'un logement de fui nid adaptée à œile du αodiel. L'invention a pour avantage d'assurer un positionnement exact de l'élément rayonnant par rapport au réflecteur en interdisant sa rotation et de garantir sa fixation en exerçant une force axïaie de rétention sur l'élément.

L'invention a aussi pour objet une antenne de type panneau comportant - au moins un élément rayonnant comprenant un pied surmonté d'un dipôle,

- un dispositif de couplage et de fixation d'un élément rayonnant comme décrit précédemment,

- un support conducteur pian comportant au moins un orifice adapté pour le passage de fa tige de !a pièce diélectrique.

L'antenne selon l'invention a l'avantage de pouvoir être assemblée rapidement avec une grande fiabilité tout en nécessitant des moyens humains et matériels réduits.

De préférence l'antenne comporte en outre un raidisseur disposé entre tes bords longitudinaux du support.

L'invention a encore pour objet un procédé d'assemblage d'une antenne au moyen d'un dispositif de coupiage et de fixation d'un élément rayonnant comme décrit précédemment, comprenant les éiapes suivantes :

- on introduit ia tige de ia pièce diélectrique dans l'orifice du support de manière à amener la base de ia pièce diélectrique en contact avec ia face arriére du support,

- on enfonce axiaiement Se pied de l'élément rayonnant dans la pièce diélectrique du côté de fa face avant du support, de manière à ce que îa protubérance portée par l'extrémité de la tige coopère avec au moins une aspérité du pied afin de retenir i'élément rayonnant.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours des exemples suivants de réalisation, donnés bien entendu â titre iiîustratif et non limitatif, et dans le dessin annexé sur lequel

- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation de l'assemblage d'un élément rayonnant d'une antenne par ie procédé et au moyen du dispositif selon l'invention,

- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'assemblage d'un élément rayonnant d'une antenne par te procédé et au moyen du dispositif seion l'invention, - Sa figure 3 est un© vue schématique en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'assemblage d'un élément rayonnant d'une antenne par le procédé et au moyen du dispositif selon i'iπventioπ,

- la figure 4 est une vue schématique de dessus en perspective d'une pièce diélectrique du dispositif selon Se troisième mode de réalisation de l'invention,

- ia figure 5 est une vue schématique de dessous d'une pièce dièfectrique du dispositif selon le troisième mode de réaissaîion de l'invention,

- la figure 6 est une vue schématique de dessus en perspective d'une portion d'antenne selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une VUB schématique de dessous en perspective de i'aπtenne de la figure 6,

- la figure 8 est une vue schématique de dessus en perspective d'une portion d'antenne montrant un autre mode de réalisation d'un raîdisseur.

Dans ie mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 1 , on a représenté un élément rayonnant 1 , comportant un pied 2 supportant au moins un dipôîe 3, et un réflecteur 4 sur lequel {'élément rayonnant 1 est fixé au moyen d'une pièce diélectrique 5, La pièce diélectrique 5 comprend une base 6 surmontée de tiges 7 portant des reliefs 8 formant crochets, la périphérie de la base β étant découpée pour former des pétales 9 légèrement fléchis. La base 6 de fa pièce diélectrique s est appliquée sur la face arrière 10 du rèfiecteur4. Le réflecteur 4 comporte des orifices 11 au travers desquels les îiges 7 sont introduites. Ces orifices 1 1 ont une dimension juste nécessaire au passage des tiges 7 surmontées de leur relief S. Dans le cas présent, la partie inférieure du pied 2 de i'éiém&nt rayonnant 1 comporte un décrochement 12 constituant une aspérité sur laqueite îβ relief 8 s'accroche pour retenir l'élément rayonnant 1. s La pièce 5 est constituée d'un matériau diélectrique qui lui confère une certaine souplesse, de préférence un polymère comme un poiyoxyméthyiène (POM), un poiyoxyméthyîène (PQM) renforcé de fibres de verre, un poiyéthylène (PE), un polystyrène (PS), un acrylonitrile/butadiène/styrène (ABS), un copolymère acrylonitriie/styrène/acrylate (ASA), etc.... La pèriphéπe de la basé e est découpée de0 manière à former des pétales 9 légèrement fléchis qui sont relativement plus flexibles que la partie centrale 13 de la base 6. La base 8 $e trouve ainsi en appui élastique sur la face arrière 10 du réflecteur 4 par l'intermédiaire de ses pétales 9. Cet appui élastique axai ce une farce sur îe crochet 8 qui assure Ic maintien do L ^' élément rayonnant 1 par effet ressort. Une fois en place, S'éSèmerrt rayonnant 1 est fermement maintenu et l'assemblage ne nécessite aucun moyen de fixation supplémentaire. Une couche isolante 14 est intercaié entre ia partie inférieure du pied 2 de rêlémerrt rayonnant 1 et la face avant 15 du réflecteur 4 afin d'éviter tout contact direct et ainsi créer un couplage capacitif entre l'élément rayonnant 1 et le réflecteur 4. La couche diélectrique 14 est par exemple une film mince isolante en polyéthyiène (PE) ayant une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm. On utilisera de préférence un film coloré pour faciliter les contrôles.

Le pied 2 de l'élément rayonnant 1 comporte le plus souvent quatre tubas creux 20 juxtaposés destinés au passage des fils conducteurs 16 d'alimentation électrique des dipôies 3. Dans le mode de réalisation illustré sur Sa figure 2, deux tubes 20 inutilisés pour i'aiimentaîion du dipôle 3 sont disponibles pour recevoir des tiges 21 portant une protubérance 22 appartenant à une pièce diélectrique 23. La pièce diélectrique 23 comprend une base 24 surmontée de tiges 21 portant des protubérances 22 formant crochets. Les tiges 21 sont disposées de manière pius centrais sur la base 24 que dans le cas précèdent de manière à correspondre à remplacement des tubes 20 dans lesquels elles s'insèrent. Un décrochement 25 a été ménagé sur îa face interne des tubes 20 de manière à former une aspérité sur laquelle la protubérance 22 peut venir s'accrocher.

On considérera maintenant la figure 3 qui illustre un mode de réalisation avantageux du dispositif de fixation selon la présente invention. Dans ce mode de réalisation, un élément rayonnant 1, comportant un pied 2 et au moins un dipôle 3, est fixé sur un réflecteur plan 4 au moyen d'une pièce diélectrique 30.

La pièce diélectrique 30 est représentée vue en perspective sur la figure 4 et vue de dessus sur la figure 5. La pièce diélectrique 30 comporte une base 31 cfαù partent au moins une tige centraie 32, deux dans le cas présent, et au moins une tige périphérique 33, quatre dans ie cas présent. La tige périphérique 33 est munie d'une extrémité formant crochet 34 qui coopère avec un relief 35 aménagé sur Se pied 2 de l'élément rayonnant. Les tiges 33 traverse Ie rèîiecteur pian par UP.Ά orifices 11 dimensionnès au pius juste pour permettre le passage. La tige centraie 32 porte un double crochet 36 à son extrémité. La tige centraie 32 s'insère dans l ^' un des tubes creux 20 de i'élément rayonnant 1, qui n'est pas occupé par un conducteur d'alimentation 18. Le crochet 38 coopère avec des logements 3? ménagés dans la face interne du tube 20 L'assernbiage s'effectue en commençant par îa mise en place de ia pièce diélectrique 30 par Sa face arrière 10 du réflecteur 4. Les tiges 32, 33 sont introduites dans les orifices 11 du réflecteur 4. La base 31 est plaquée contre îa face arrière 10 du réflecteur 4, la périphérie de îa base 31 étant découpée de manière à former des pétales 38 qui s'appuient élastiquement contre ia face 10. Un film isolant 14 est déposé sur Ia face avant 1 S du réflecteur 4. Le pied 2 de l'élément rayonnant 1 est alors enfoncé axialement sur ia pièce diélectrique 30 de manière à ce que les tiges 32 s'insèrent dans les tubes 20 du pied 2 de l'élément rayonnant et que les tiges 33 se mettent en place autour du pied 2. Une pression finale permet d'enciiqueter tes crocfiβîs 34, 36 sur les aspérités 35, 37 extérieures ou intérieures du pied 2 afin de retenir l'élément rayonnant 1. L'élément rayonnant 1 se trouve ainsi en appui sur ia face avant 15 du réflecteur 4 par l'intermédiaire du film isolant 14 qui interdit tout contact direct entre l'élément rayonnant 1 et te réflecteur 4.

Une antenne 60 assemblée selon te procédé qui vient d'être décrit est représentée en perspective sur Ia figure 6, L'antenne 60 comporte des éléments rayonnants 61 alignés et fixés sur un réflecteur 62 au moyen d'une pièce diélectrique 63 analogue à celle décrite précédemment.

La face inférieure 64 du réflecteur 62 de l'antenne 60 est représentée sur la figure 7. On y voit la base 65 de îa pièce diélectrique 83 s'appuyant de manière élastique sur Is face inférieure 64 du réflecteur 62 par l'intermédiaire des pétaies 66 découpés à sa périphérie et légèrement plies. Ces pétales 66 servent de ressort pour exercer une force de traction sur ies protubérances portées par l'extrémité des tiges accrochées aux aspérités du pied de l'élément rayonnant 61, Une force adaptée est exercée sur les éléments rayonnants 61 qui sont ainsi retenus de manière efficace et fiable et ils sont protégés d'un déplacement dû à des chocs ou des vibrations.

Sur la face inférieure 64, des raidisseurs 67 ont été installes. Les raidisseurs 87 sont fixés sur les bords longitudinaux 68 repliés opposés de ia face inférieure 64 du réflecteur 82 sur lesquels ils exercent une pression modérée de manière à empêcher le rapprochement des bords 88. Le raidisseur 67 comporte une base 69 dont ia tonne épouse celle du réflecteur 62 et une crête 70 qui se dresse sur ia base 69 et contribue à la rigidité du raidisseur 67. Ces raidisseurs 67 sont en un matériau rigide, de préférence diélectrique, tel qu'un polymère comme un polyoxyméthylèπe CPOM), un puiyuxyméthytene (POM) renforcé de fibres de verre, un polyéihyfène (PE), un polystyrène (PS), un acryionitriie/butadiène/styrène (ABS), un copoiymére acrylonitrile/styrène/acrylate (ASA), etc....

La figure 8 montre un autre mode de réalisation d'un raidisseur 80 placé sur la face s upérieure d'un réflecteur Sl supportant des éléments rayonnants 82. Les raidssseurs 80 sont disposé entre les éléments rayonnants 82, Ces raidisseurs 80 ont une forme d'arcs de cercle et s'appuient sur les bords longitudinaux 83 du réflecteur 81.