EP4535565A1

EP4535565A1 - Reconfigurable antenna

Info

Publication number: EP4535565A1
Application number: EP24204538.3A
Authority: EP
Inventors: Antonio Clemente; José Luis GONZALEZ JIMENEZ
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2023-10-05
Filing date: 2024-10-03
Publication date: 2025-04-09
Also published as: FR3153939A1; US20250118905A1

Abstract

La présente description concerne une antenne (100) comprenant :- un réseau amplificateur (101) comprenant une pluralité de premières cellules élémentaires (103) ; et- un réseau transmetteur (105) comprenant une pluralité de deuxièmes cellules élémentaires (107),dans laquelle le réseau amplificateur (101) est configuré pour irradier, ou pour être irradié par, le réseau transmetteur (105), le réseau amplificateur (101) étant séparé du réseau transmetteur (105) par une distance égale, à 20 % près, à une longueur d'onde centrale d'émission et/ou de réception de l'antenne (100).The present description relates to an antenna (100) comprising:- an amplifier network (101) comprising a plurality of first elementary cells (103); and- a transmitter network (105) comprising a plurality of second elementary cells (107), in which the amplifier network (101) is configured to irradiate, or to be irradiated by, the transmitter network (105), the amplifier network (101) being separated from the transmitter network (105) by a distance equal, to within 20%, to a central transmission and/or reception wavelength of the antenna (100).

Description

Technical field

La présente description concerne de façon générale les dispositifs électroniques, plus particulièrement les antennes reconfigurables.This description relates generally to electronic devices, more particularly to reconfigurable antennas.

Prior art

Par rapport aux antennes traditionnelles, les antennes reconfigurables peuvent présenter un gain amélioré et donnent accès à des fonctionnalités supplémentaires, par exemple de dépointage électronique ou d'émission de faisceaux multiples, pincés ou formés. Cela profite au développement de nombreuses applications, telles que des systèmes radar, des systèmes de détection et des systèmes de communication depuis la bande C (de 4 à 8 GHz environ) jusqu'à la bande D (de 110 à 170 GHz environ). L'utilisation d'antennes reconfigurables est par ailleurs envisagée dans une bande de fréquences située autour de 300 GHz.Compared to traditional antennas, reconfigurable antennas can offer improved gain and additional features, such as electronic depointing or the emission of multiple, pinched, or shaped beams. This benefits the development of numerous applications, such as radar systems, detection systems, and communication systems from the C-band (approximately 4 to 8 GHz) to the D-band (approximately 110 to 170 GHz). The use of reconfigurable antennas is also being considered in a frequency band around 300 GHz.

De multiples champs d'application sont susceptibles de tirer profit d'antennes reconfigurables, parmi lesquels :

des radars automobiles d'assistance et/ou d'aide à la conduite, par exemple à des fins de sécurité active ;
des systèmes d'imagerie et de surveillance à très haute résolution ;
des systèmes de communication à très haut débit par ondes millimétriques, par exemple pour des communications inter ou intra-bâtiment en environnement domotique ou immotique ;
des antennes pour des applications spatiales, par exemple des liaisons de télémesure sol-satellite LEO (de l'anglais « Low Earth Orbit » - orbite terrestre basse) en bande Ka, des antennes à réflecteur dédiées à des communications par satellite avec source primaire reconfigurable, des systèmes de télécommunication par satellite en mouvement (« Satellite On The Move » - SOTM, en anglais), des dispositifs ou systèmes d'accès à Internet, des dispositifs ou systèmes de diffusion télévisuelle, etc. ; et
des systèmes de communication point-à-point et point-à-multipoint tels que des réseaux métropolitains, des systèmes « fronthaul » et « backhaul » pour des réseaux cellulaires, des accès radio pour des réseaux mobiles 5G, etc.

Multiple application fields are likely to benefit from reconfigurable antennas, including:

automotive radars for assistance and/or driving assistance, for example for active safety purposes;
very high resolution imaging and surveillance systems;
very high-speed millimeter wave communication systems, for example for inter- or intra-building communications in a home or building automation environment;
antennas for space applications, for example LEO (Low Earth Orbit) ground-satellite telemetry links in Ka band, reflector antennas dedicated to satellite communications with reconfigurable primary source, systems satellite telecommunications on the move (SOTM), internet access devices or systems, television broadcasting devices or systems, etc.; and
point-to-point and point-to-multipoint communication systems such as metropolitan area networks, fronthaul and backhaul systems for cellular networks, radio access for 5G mobile networks, etc.

Parmi les antennes à gain élevé existantes, des antennes à réflecteur ont en particulier été proposées. Ces antennes sont toutefois complexes et onéreuses à réaliser car les réflecteurs requièrent, notamment pour des applications à haute fréquence, une courbure très précise. De plus, des moteurs sont utilisés pour diriger le faisceau dans la direction souhaitée. Des antennes à réseau phasé ont été proposées pour permettre un contrôle électronique du faisceau. Toutefois, ces antennes s'avèrent coûteuses à développer et à produire, en particulier du fait qu'elles comprennent des modules d'amplification visant à compenser des pertes induites par des circuits de déphasage.Among existing high-gain antennas, reflector antennas have been proposed in particular. However, these antennas are complex and expensive to produce because reflectors require, especially for high-frequency applications, a very precise curvature. In addition, motors are used to steer the beam in the desired direction. Phased array antennas have been proposed to allow electronic beam control. However, these antennas are expensive to develop and produce, particularly because they include amplification modules to compensate for losses induced by phase-shift circuits.

D'autres antennes reconfigurables à dépointage et/ou à formation de faisceau ont par ailleurs été proposées. Parmi ces antennes, il existe en particulier des antennes à réseau transmetteur (« transmitarray antenna », en anglais), aussi appelées antennes lentilles discrètes. Les antennes à réseau transmetteur existantes comprennent généralement un panneau rayonnant comportant des cellules élémentaires, ou cellules transmettrices, reconfigurables. Chaque cellule élémentaire du panneau rayonnant comprend un premier élément d'antenne irradié par un champ électromagnétique émis par une ou plusieurs sources focales, un deuxième élément d'antenne transmettant un signal modifié vers l'extérieur de l'antenne, et un élément de couplage entre les premier et deuxième éléments d'antenne. Les cellules élémentaires sont destinées à contrôler une distribution de champ électromagnétique au voisinage d'une ouverture rayonnante de l'antenne, permettant ainsi de produire un ou plusieurs faisceaux dans une direction donnée ou de synthétiser un faisceau avec un gabarit défini. Dans un cas idéal, chaque cellule élémentaire est capable de compenser chaque différence de trajet entre la ou les sources focales et l'ouverture rayonnante. En pratique, dans un souci de simplification de l'antenne, les cellules élémentaires ne peuvent compenser qu'un nombre limité d'états de phase, par exemple 2^N états de phase, avec N un entier positif, dans un cas d'une compensation à quantification de phase à N bits. Un même réseau transmetteur peut alterner entre des phases d'émission et de réception, à condition d'être dépourvu d'éléments non réciproques tels que des amplificateurs ou des atténuateurs. Dans le cas contraire, le réseau transmetteur ne peut fonctionner qu'en émission ou qu'en réception.Other reconfigurable antennas with depointing and/or beamforming have also been proposed. Among these antennas, there are in particular transmit array antennas (also called discrete lens antennas). Existing transmit array antennas generally comprise a radiating panel comprising reconfigurable elementary cells, or transmitter cells. Each elementary cell of the radiating panel comprises a first antenna element irradiated by an electromagnetic field emitted by one or more focal sources, a second antenna element transmitting a modified signal to the outside of the antenna, and a coupling element between the first and second antenna elements. The elementary cells are intended to control an electromagnetic field distribution in the vicinity of a radiating aperture of the antenna, thus making it possible to produce one or more beams in a given direction or to synthesize a beam with a defined template. In an ideal case, each elementary cell is capable of compensating for each path difference between the focal source(s) and the radiating aperture. In practice, in order to simplify the antenna, the elementary cells can only compensate for a limited number of phase states, for example 2 ^N phase states, with N a positive integer, in the case of N-bit phase quantization compensation. The same transmitter network can alternate between transmission and reception phases, provided that it is devoid of non-reciprocal elements such as amplifiers or attenuators. Otherwise, the transmitter network can only operate in transmission or reception.

Les antennes à réseau transmetteur souffrent toutefois de divers inconvénients. En particulier, les antennes à réseau transmetteur existantes présentent une épaisseur relativement importante, imposée par un besoin d'éloignement de la ou des sources focales par rapport au réseau transmetteur.Transmitting array antennas, however, suffer from various drawbacks. In particular, existing transmitting array antennas have a relatively large thickness, imposed by a need to distance the focal source(s) from the transmitting array.

Summary of the invention

Il serait souhaitable de pallier tout ou partie des inconvénients des antennes reconfigurables existantes. Il existe plus particulièrement un besoin de disposer d'antennes reconfigurables présentant des performances améliorées, une consommation énergétique réduite et un encombrement moindre par rapport aux antennes reconfigurables existantes, afin par exemple de répondre aux besoins d'applications telles que les satellites de communication (SATCOM).It would be desirable to overcome all or part of the disadvantages of existing reconfigurable antennas. In particular, there is a need for reconfigurable antennas with improved performance, reduced power consumption and smaller footprint compared to existing reconfigurable antennas, for example to meet the needs of applications such as communication satellites (SATCOM).

Pour cela, un mode de réalisation prévoit une antenne comprenant :

un réseau amplificateur comprenant une pluralité de premières cellules élémentaires ; et
un réseau transmetteur comprenant une pluralité de deuxièmes cellules élémentaires,

dans laquelle le réseau amplificateur est configuré pour irradier, ou pour être irradié par, le réseau transmetteur, le réseau amplificateur étant séparé du réseau transmetteur par une distance égale, à 20 % près, à une longueur d'onde centrale d'émission et/ou de réception de l'antenne.For this, one embodiment provides an antenna comprising:

an amplifier network comprising a plurality of first elementary cells; and
a transmitter network comprising a plurality of second elementary cells,

wherein the amplifier network is configured to irradiate, or to be irradiated by, the transmitter network, the amplifier network being separated from the transmitter network by a distance equal, to within 20%, to a central transmitting and/or receiving wavelength of the antenna.

Selon un mode de réalisation, la distance séparant le réseau amplificateur du réseau transmetteur est égale, à 10 % près, à la longueur d'onde centrale d'émission et/ou de réception de l'antenne.According to one embodiment, the distance separating the amplifier network from the transmitter network is equal, to within 10%, to the central transmission and/or reception wavelength of the antenna.

Selon un mode de réalisation, chaque première cellule élémentaire comprend un premier élément d'antenne situé en regard du réseau transmetteur.According to one embodiment, each first elementary cell comprises a first antenna element located opposite the transmitter network.

Selon un mode de réalisation, chaque première cellule élémentaire comprend en outre au moins un amplificateur connecté au premier élément d'antenne.According to one embodiment, each first elementary cell further comprises at least one amplifier connected to the first antenna element.

Selon un mode de réalisation, chaque première cellule élémentaire comprend :

un premier amplificateur, de préférence un amplificateur de puissance, destiné à amplifier un signal émis par l'antenne ;
un deuxième amplificateur, de préférence un amplificateur faible bruit, destiné à amplifier un signal reçu par l'antenne ; et
un commutateur configuré pour activer le premier ou le deuxième amplificateur en fonction d'un signal de commande.

According to one embodiment, each first elementary cell comprises:

a first amplifier, preferably a power amplifier, intended to amplify a signal emitted by the antenna;
a second amplifier, preferably a low noise amplifier, for amplifying a signal received by the antenna; and
a switch configured to activate the first or second amplifier based on a control signal.

Selon un mode de réalisation, chaque première cellule élémentaire est connectée à un circuit d'émission/réception de signaux radiofréquence.According to one embodiment, each first elementary cell is connected to a radiofrequency signal transmission/reception circuit.

Selon un mode de réalisation, l'antenne comprend en outre au moins une source configurée pour irradier, ou pour être irradiée par, le réseau amplificateur.According to one embodiment, the antenna further comprises at least one source configured to irradiate, or to be irradiated by, the amplifier network.

Selon un mode de réalisation, ladite au moins une source est connectée à un circuit d'émission/réception de signaux radiofréquence.According to one embodiment, said at least one source is connected to a radiofrequency signal transmission/reception circuit.

Selon un mode de réalisation, chaque première cellule comprend en outre un deuxième élément d'antenne situé en regard de ladite au moins une source.According to one embodiment, each first cell further comprises a second antenna element located opposite said at least one source.

Selon un mode de réalisation, ladite au moins une source est une unique antenne cornet.According to one embodiment, said at least one source is a single horn antenna.

Selon un mode de réalisation, l'antenne comprend moins de premières cellules élémentaires que de deuxièmes cellules élémentaires, de préférence quatre fois moins de premières cellules élémentaires que de deuxièmes cellules élémentaires.According to one embodiment, the antenna comprises fewer first elementary cells than second elementary cells, preferably four times fewer first elementary cells than second elementary cells.

Selon un mode de réalisation, chaque deuxième cellule élémentaire comprend des troisième et quatrième éléments d'antenne reliés par un circuit de déphasage.According to one embodiment, each second elementary cell comprises third and fourth antenna elements connected by a phase shift circuit.

Selon un mode de réalisation, le réseau amplificateur est dépourvu de circuits de déphasage.According to one embodiment, the amplifier network is devoid of phase shift circuits.

Brief description of the drawings

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

la figure 1 est une vue de côté, schématique et partielle, d'une antenne reconfigurable selon un mode de réalisation ;
la figure 2 est une vue de détail d'une partie de l'antenne de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue de dessus, schématique et partielle, de l'antenne de la figure 1 selon un mode de réalisation ;
la figure 4 est une vue de côté, schématique et partielle, d'une antenne reconfigurable selon un mode de réalisation ; et
la figure 5 est une vue de détail d'une partie de l'antenne de la figure 4.

These and other features and advantages will be set forth in detail in the following description of particular embodiments given without limitation in relation to the attached figures, among which:

there Figure 1 is a schematic and partial side view of a reconfigurable antenna according to one embodiment;
there Figure 2 is a detail view of part of the antenna of the Figure 1 ;
there Figure 3 is a top view, schematic and partial, of the antenna of the Figure 1 according to one embodiment;
there Figure 4 is a schematic and partial side view of a reconfigurable antenna according to one embodiment; and
there Figure 5 is a detail view of part of the antenna of the Figure 4 .

Description of the embodiments

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.The same elements have been designated by the same references in the different figures. In particular, the structural and/or functional elements common to the different embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties.

Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les procédés de fabrication des réseaux transmetteurs décrits ne seront pas détaillés, la réalisation des structures décrites étant à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description, par exemple en mettant en oeuvre des techniques usuelles de fabrication de circuits imprimés.For the sake of clarity, only the steps and elements useful for understanding the embodiments described have been shown and are detailed. In particular, the manufacturing methods of the described transmitter networks will not be detailed, the production of the described structures being within the reach of the person skilled in the art from the indications of the present description, for example by implementing standard printed circuit manufacturing techniques.

Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais « coupled ») entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.Unless otherwise specified, when referring to two elements connected to each other, this means directly connected without intermediate elements other than conductors, and when referring to two elements connected (in English "coupled") to each other, this means that these two elements can be connected or be connected by means of one or more other elements.

Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes « avant », « arrière », « haut », « bas », « gauche », « droite », etc., ou relative, tels que les termes « dessus », « dessous », « supérieur », « inférieur », etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes « horizontal », « vertical », etc., il est fait référence, sauf précision contraire, à l'orientation des figures.In the following description, when reference is made to absolute position qualifiers, such as the terms "front", "back", "top", "bottom", "left", "right", etc., or relative position qualifiers, such as the terms "above", "below", "upper", "lower", etc., or to orientation qualifiers, such as the terms "horizontal", "vertical", etc., reference is made, unless otherwise specified, to the orientation of the figures.

Sauf précision contraire, les expressions « environ », « approximativement », « sensiblement », et « de l'ordre de » signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.Unless otherwise specified, the expressions “about”, “approximately”, “substantially”, and “in the order of” mean to within 10%, preferably to within 5%.

Dans la description qui suit, les qualificatifs « isolant » et « conducteur » signifient respectivement, sauf précision contraire, électriquement isolant et électriquement conducteur.In the following description, the terms "insulator" and "conductor" mean, unless otherwise specified, electrically insulating and electrically conductive respectively.

Dans la description qui suit, l'expression « longueur d'onde centrale » d'émission, ou de réception, d'une antenne désigne une longueur d'onde correspondant à une fréquence de fonctionnement de l'antenne, c'est-à-dire une fréquence majoritairement utilisée pour communiquer au moyen de l'antenne. La longueur d'onde centrale correspond par exemple sensiblement à la fréquence pour laquelle le signal émis ou reçu par l'antenne présente une intensité maximale.In the following description, the expression "central wavelength" of transmission, or reception, of an antenna designates a wavelength corresponding to an operating frequency of the antenna, that is to say a frequency mainly used for communicating by means of the antenna. The central wavelength corresponds for example substantially to the frequency for which the signal transmitted or received by the antenna has a maximum intensity.

La figure 1 est une vue de côté, schématique et partielle, d'une antenne reconfigurable 100 selon un mode de réalisation.There Figure 1 is a schematic and partial side view of a reconfigurable antenna 100 according to one embodiment.

Selon ce mode de réalisation, l'antenne reconfigurable 100 comprend un réseau amplificateur 101 comportant une pluralité de cellules élémentaires 103, et un réseau transmetteur 105 comportant une pluralité de cellules élémentaires 107. Selon un mode de réalisation, le réseau amplificateur est configuré pour irradier ou pour être irradié par le réseau transmetteur 105. Le réseau amplificateur 101 est positionné dans une région de champ proche du réseau transmetteur 105.According to this embodiment, the reconfigurable antenna 100 comprises an amplifier network 101 comprising a plurality of elementary cells 103, and a transmitter network 105 comprising a plurality of elementary cells 107. According to one embodiment, the amplifier network is configured to irradiate or to be irradiated by the transmitter network 105. The amplifier network 101 is positioned in a near-field region of the transmitter network 105.

Les cellules élémentaires 103 du réseau amplificateur 101 sont par exemple disposées en matrice selon des lignes et des colonnes. Par ailleurs, les cellules élémentaires 103 sont par exemple sensiblement situées dans un même plan, le réseau amplificateur 101 étant dans ce cas de type planaire. Dans l'exemple illustré, chaque cellule élémentaire 103 comprend plusieurs éléments d'antenne 103b, par exemple quatre éléments d'antenne 103b (seuls deux éléments d'antenne 103b de chaque cellule élémentaire 103 sont visibles en figure 1), situés du côté d'une face du réseau amplificateur 101 disposée en regard du réseau transmetteur 105. À titre d'exemple, le réseau amplificateur 101 est réalisé en technologie planaire, par exemple sur une carte de circuit imprimé.The elementary cells 103 of the amplifier network 101 are for example arranged in a matrix according to rows and columns. Furthermore, the elementary cells 103 are for example substantially located in the same plane, the amplifier network 101 being in this case of the planar type. In the example illustrated, each elementary cell 103 comprises several antenna elements 103b, for example four antenna elements 103b (only two antenna elements 103b of each elementary cell 103 are visible in Figure 1 ), located on the side of a face of the amplifier network 101 arranged opposite the transmitter network 105. For example, the amplifier network 101 is produced using planar technology, for example on a printed circuit board.

De façon analogue, les cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105 sont par exemple disposées en matrice selon des lignes et des colonnes. Par ailleurs, les cellules élémentaires 107 sont par exemple sensiblement situées dans un même plan, par exemple un plan sensiblement parallèle au plan du réseau amplificateur 101. Selon un mode de réalisation, le réseau amplificateur 101 est séparé du réseau transmetteur 105 par une distance égale, à 20 % près, à une longueur d'onde centrale d'émission et/ou de réception de l'antenne 100. La distance séparant le réseau amplificateur 101 du réseau transmetteur 105 est par exemple égale, à 10 % près, à la longueur d'onde centrale d'émission et/ou de réception de l'antenne 100. Chaque cellule élémentaire 107 comprend par exemple un premier élément d'antenne 107a, situé du côté d'une première face du réseau transmetteur 105 disposée en regard du réseau amplificateur 101, et un deuxième élément d'antenne 107b, situé du côté d'une deuxième face du réseau transmetteur 105 opposée à la première face. La deuxième face du réseau transmetteur 105 est par exemple tournée vers un milieu d'émission, ou milieu extérieur, de l'antenne 100.Similarly, the elementary cells 107 of the transmitter network 105 are for example arranged in a matrix according to rows and columns. Furthermore, the elementary cells 107 are for example substantially located in the same plane, for example a plane substantially parallel to the plane of the amplifier network 101. According to one embodiment, the amplifier network 101 is separated from the transmitter network 105 by a distance equal, to within 20%, to a central transmission and/or reception wavelength of the antenna 100. The distance separating the amplifier network 101 from the transmitter network 105 is for example equal, to within 10%, to the central transmission and/or reception wavelength of the antenna 100. Each elementary cell 107 comprises for example a first antenna element 107a, located on the side of a first face of the transmitter network 105 arranged opposite the amplifier network 101, and a second antenna element 107b, located on the side of a second face of the transmitter network 105 opposite the first face. The second face of the transmitter network 105 is for example turned towards a transmission medium, or external medium, of the antenna 100.

Dans l'exemple représenté, l'antenne reconfigurable 100 comprend un nombre de cellules élémentaires 103 strictement inférieur au nombre de cellules élémentaires 107. À titre d'exemple, l'antenne reconfigurable 100 comprend quatre fois moins de cellules élémentaires 103 que de cellules élémentaires 107. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, l'antenne reconfigurable 100 pouvant, à titre de variante, comporter par exemple neuf ou seize fois moins de cellules élémentaires 103 que de cellules élémentaires 107.In the example shown, the reconfigurable antenna 100 comprises a number of elementary cells 103 strictly less than the number of elementary cells 107. By way of example, the reconfigurable antenna 100 comprises four times fewer elementary cells 103 than elementary cells 107. This example is however not limiting, the reconfigurable antenna 100 being able, as a variant, to comprise for example nine or sixteen times fewer elementary cells 103 than elementary cells 107.

Dans l'exemple illustré, le réseau amplificateur 101 comprend un nombre d'éléments d'antenne 103b égal au nombre de premiers éléments d'antenne 107a du réseau transmetteur 105, chaque élément d'antenne 103b du réseau amplificateur 101 étant par exemple situé en vis-à-vis de l'un des premiers éléments d'antenne 107a du réseau transmetteur 105. Toutefois, cet exemple n'est pas limitatif et le réseau amplificateur 101 peut, à titre de variante, comprendre un nombre d'éléments d'antenne 103b strictement inférieur, ou strictement supérieur, au nombre de premiers éléments d'antenne 107a du réseau transmetteur 105.In the illustrated example, the amplifier network 101 comprises a number of antenna elements 103b equal to the number of first antenna elements 107a of the transmitter network 105, each antenna element 103b of the amplifier network 101 being for example located opposite one of the first antenna elements 107a of the transmitter network 105. However, this example is not limiting and the amplifier network 101 may, as a variant, comprise a number of antenna elements 103b strictly less, or strictly greater, than the number of first antenna elements 107a of the transmitter network 105.

Le réseau transmetteur 105 présente par exemple une surface égale, à 10 % près, à la surface du réseau amplificateur 101 situé en vis-à-vis.The transmitter network 105 has, for example, a surface area equal, to within 10%, to the surface area of the amplifier network 101 located opposite.

Bien que seules cinq cellules élémentaires 103 et dix cellules élémentaires 107 aient été représentées en figure 1, l'antenne reconfigurable 100 peut bien entendu comprendre des nombres de cellules élémentaires 103 et de cellules élémentaires 107 différents de ceux représentés, par exemple plusieurs dizaines, plusieurs centaines ou plusieurs milliers de cellules élémentaires 103 et de cellules élémentaires 107.Although only five 103 elementary cells and ten 107 elementary cells have been represented in Figure 1 , the reconfigurable antenna 100 can of course comprise numbers of elementary cells 103 and elementary cells 107 different from those represented, for example several tens, several hundreds or several thousands of elementary cells 103 and elementary cells 107.

Dans l'exemple illustré, les cellules élémentaires 103 du réseau amplificateur 101 sont connectées à un circuit 109. Le circuit 109 est par exemple un circuit d'émission/réception de signaux radiofréquence, par exemple un circuit destiné à produire des signaux à émettre par l'antenne reconfigurable 100 et/ou à traiter des signaux reçus par l'antenne reconfigurable 100. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, le circuit 109 pouvant en outre mettre en oeuvre des fonctions additionnelles telles que des fonctions de conversion analogique-numérique, de filtrage, d'adaptation d'impédance, d'élimination d'interférences, etc. À titre d'exemple, les cellules élémentaires 103 sont connectées au circuit 109 par des pistes conductrices et/ou des vias conducteurs de la carte de circuit imprimé dans et sur laquelle est réalisé le réseau amplificateur 101.In the illustrated example, the elementary cells 103 of the amplifier network 101 are connected to a circuit 109. The circuit 109 is for example a circuit for transmitting/receiving radiofrequency signals, for example a circuit intended to produce signals to be transmitted by the reconfigurable antenna 100 and/or to process signals received by the reconfigurable antenna 100. This example is however not limiting, the circuit 109 being able to further implement additional functions such as analog-digital conversion, filtering, impedance matching, interference elimination functions, etc. By way of example, the elementary cells 103 are connected to the circuit 109 by conductive tracks and/or conductive vias of the printed circuit board in and on which the amplifier network 101 is produced.

La figure 1 illustre plus particulièrement un cas dans lequel l'antenne reconfigurable 100 fonctionne en émission. Dans ce cas, chaque cellule élémentaire 103 du réseau amplificateur 101 est apte à recevoir un signal provenant du circuit 109 et à émettre un rayonnement électromagnétique, correspondant au signal reçu, depuis ses éléments d'antenne 103b en direction du réseau transmetteur 105. Chaque cellule élémentaire 107 du réseau transmetteur 105 est apte à recevoir, sur son premier élément d'antenne 107a, le rayonnement électromagnétique émis par les cellules élémentaires 103 du réseau amplificateur 101 et à réémettre ce rayonnement depuis son deuxième élément d'antenne 107b, par exemple en introduisant un déphasage φ connu.There Figure 1 illustrates more particularly a case in which the reconfigurable antenna 100 operates in transmission. In this case, each elementary cell 103 of the amplifier network 101 is capable of receiving a signal coming from the circuit 109 and of emitting electromagnetic radiation, corresponding to the received signal, from its antenna elements 103b towards the transmitter network 105. Each elementary cell 107 of the transmitter network 105 is capable of receiving, on its first antenna element 107a, the electromagnetic radiation emitted by the elementary cells 103 of the amplifier network 101 and of re-emitting this radiation from its second antenna element 107b, for example by introducing a known phase shift φ.

Les caractéristiques du rayonnement en champ proche ou lointain produit par l'antenne 100, notamment sa forme (ou gabarit), son intensité et sa direction d'émission maximale (ou direction de pointage), dépendent des valeurs des déphasages respectivement introduits par les différentes cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105. Dans l'exemple représenté, la forme du rayonnement, ou le diagramme de rayonnement, de l'antenne 100 dépend uniquement de la configuration des cellules 107 du réseau transmetteur 105. Dans cet exemple, le réseau amplificateur 101 présente une fonction d'amplification seulement. En particulier, le réseau amplificateur 101 n'agit ni sur la forme, ni sur la direction de pointage de l'antenne 100.The characteristics of the near-field or far-field radiation produced by the antenna 100, in particular its shape (or template), its intensity and its maximum emission direction (or pointing direction), depend on the values of the phase shifts respectively introduced by the different elementary cells 107 of the transmitter network 105. In the example shown, the shape of the radiation, or the radiation pattern, of the antenna 100 depends solely on the configuration of the cells 107 of the transmitter network 105. In this example, the amplifier network 101 has an amplification function only. In particular, the amplifier network 101 does not act on the shape or the pointing direction of the antenna 100.

Bien que cela n'ait pas été représenté, l'antenne reconfigurable 100 peut, à titre de variante, fonctionner en réception. Dans ce cas, chaque cellule élémentaire 107 du réseau transmetteur 105 est apte à recevoir un rayonnement électromagnétique provenant du milieu extérieur sur son deuxième élément d'antenne 107b et à réémettre ce rayonnement depuis son premier élément d'antenne 107a, en direction du réseau amplificateur 101, avec le déphasage φ. Chaque cellule élémentaire 103 du réseau amplificateur 101 est apte à recevoir, sur ses éléments d'antenne 103b, le rayonnement électromagnétique émis par les cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105 et à fournir, au circuit 109, un signal correspondant au rayonnement électromagnétique reçu.Although this has not been shown, the reconfigurable antenna 100 can, as a variant, operate in reception. In this case, each elementary cell 107 of the transmitter network 105 is capable of receiving electromagnetic radiation coming from the external environment on its second antenna element 107b and of re-emitting this radiation from its first antenna element 107a, towards the amplifier network 101, with the phase shift φ. Each elementary cell 103 of the amplifier network 101 is capable of receiving, on its antenna elements 103b, the electromagnetic radiation emitted by the elementary cells 107 of the transmitter network 105 and of providing, to the circuit 109, a signal corresponding to the received electromagnetic radiation.

Le réseau transmetteur 105 de l'antenne 100 est dit reconfigurable lorsque les cellules élémentaires 107 sont commandables électroniquement, de façon individuelle, pour modifier leur valeur de déphasage φ et/ou leur amplitude, ce qui permet de modifier dynamiquement les caractéristiques du rayonnement généré par l'antenne, et notamment de modifier sa direction de pointage sans déplacer mécaniquement l'antenne ou une partie de l'antenne au moyen d'un élément motorisé.The transmitter network 105 of the antenna 100 is said to be reconfigurable when the elementary cells 107 are electronically controllable, individually, to modify their phase shift value φ and/or their amplitude, which makes it possible to dynamically modify the characteristics of the radiation generated by the antenna, and in particular to modify its pointing direction without mechanically moving the antenna or a part of the antenna by means of a motorized element.

La figure 2 est une vue de détail d'une partie de l'antenne reconfigurable 100 de la figure 1. La figure 2 illustre plus précisément une cellule élémentaire 103 et deux cellules élémentaires 107 situées en vis-à-vis.There Figure 2 is a detail view of a portion of the reconfigurable antenna 100 of the Figure 1 . There Figure 2 more precisely illustrates an elementary cell 103 and two elementary cells 107 located opposite each other.

Dans l'exemple représenté, la cellule élémentaire 103 comprend un circuit d'amplification 200 comportant un commutateur 201, par exemple un commutateur unipolaire à double effet (« Single Pole Double Throw » - SPDT, en anglais) . Dans cet exemple, le commutateur 201 comprend plus précisément une entrée connectée au circuit 109, une première sortie connectée à une entrée d'un premier amplificateur 203 (PA) du circuit d'amplification 200, et une deuxième sortie connectée à une sortie d'un deuxième amplificateur 205 (LNA) du circuit d'amplification 200. Le commutateur 201 reçoit par exemple un signal de commande pour connecter son entrée à sa première sortie, lorsque l'antenne reconfigurable 100 est utilisée en émission, et à sa deuxième sortie, lorsque l'antenne reconfigurable 100 est utilisée en réception.In the example shown, the elementary cell 103 comprises an amplification circuit 200 comprising a switch 201, for example a single-pole double-throw (SPDT) switch. In this example, the switch 201 more precisely comprises an input connected to the circuit 109, a first output connected to an input of a first amplifier 203 (PA) of the amplification circuit 200, and a second output connected to an output of a second amplifier 205 (LNA) of the amplification circuit 200. The switch 201 receives, for example, a control signal to connect its input to its first output, when the reconfigurable antenna 100 is used in transmission, and to its second output, when the reconfigurable antenna 100 is used in reception.

L'amplificateur 203 de la cellule élémentaire 103 est par exemple destiné à amplifier un signal émis par l'antenne 100. À titre d'exemple, l'amplificateur 203 est un amplificateur de puissance, par exemple un amplificateur linéaire de classe A en technologie CMOS (de l'anglais « Complementary Metal-Oxide-Semiconductor » - métal oxyde semiconducteur complémentaire) SOI (de l'anglais « Silicon On Insulator » - silicium sur isolant), par exemple du type décrit dans l'article de A. Hamani, A. Siligaris, B. Blampey et J. L. G. Jimenez intitulé « 167-GHz and 155-GHz High Gain D-band Power Amplifiers in CMOS SOI 45-nm Technology » issu de la quinzième conférence « European Microwave Integrated Circuits Conférence (EuMIC) » à Utrecht, Pays-Bas de 2021, pages 261 à 264 .The amplifier 203 of the elementary cell 103 is for example intended to amplify a signal emitted by the antenna 100. By way of example, the amplifier 203 is a power amplifier, for example a class A linear amplifier in CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) SOI (Silicon On Insulator) technology, for example of the type described in the article by A. Hamani, A. Siligaris, B. Blampey and JLG Jimenez entitled “167-GHz and 155-GHz High Gain D-band Power Amplifiers in CMOS SOI 45-nm Technology” from the fifteenth European Microwave Integrated Circuits Conference (EuMIC) in Utrecht, Netherlands in 2021, pages 261-264 .

L'amplificateur 205 de la cellule élémentaire 103 est par exemple destiné à amplifier un signal reçu par l'antenne 100. À titre d'exemple, l'amplificateur 205 est un amplificateur faible bruit (« Low Noise Amplifier » - LNA, en anglais). Cela permet d'optimiser un facteur de bruit de la cellule élémentaire 103 lorsqu'elle est utilisée en réception. À titre d'exemple, l'amplificateur 205 comprend un amplificateur de classe « AB » comportant par exemple un ou deux étages de fonctionnement. L'amplificateur 205 présente par exemple une puissance électrique comprise entre 10 et 20 mW.The amplifier 205 of the elementary cell 103 is for example intended to amplify a signal received by the antenna 100. By way of example, the amplifier 205 is a low noise amplifier (LNA). This makes it possible to optimize a noise figure of the elementary cell 103 when it is used in reception. For example, the amplifier 205 comprises a class “AB” amplifier comprising for example one or two operating stages. The amplifier 205 has for example an electrical power of between 10 and 20 mW.

Dans l'exemple représenté, l'amplificateur 203 de la cellule élémentaire 103 comprend une sortie connectée à chaque élément d'antenne 103b de la cellule. Par ailleurs, dans cet exemple, l'amplificateur 205 comprend une entrée connectée à chaque élément d'antenne 103b de la cellule, par exemple à une région de chaque élément d'antenne 103b différente d'une région à laquelle est connectée la borne de sortie de l'amplificateur 203. À titre d'exemple, chaque élément d'antenne 103b est une antenne à plaque (« patch antenna », en anglais) comprenant par exemple un plan conducteur de forme rectangulaire ou carrée dans lequel est formée une fente en forme de U.In the example shown, the amplifier 203 of the elementary cell 103 comprises an output connected to each antenna element 103b of the cell. Furthermore, in this example, the amplifier 205 comprises an input connected to each antenna element 103b of the cell, for example to a region of each antenna element 103b different from a region to which the output terminal of the amplifier 203 is connected. By way of example, each antenna element 103b is a patch antenna comprising for example a rectangular or square-shaped conductive plane in which a U-shaped slot is formed.

Dans l'exemple illustré, chaque cellule élémentaire 107 comprend un circuit de déphasage 207 dont une première borne est connectée à l'élément d'antenne 107a situé en regard de l'un des éléments d'antenne 103b de la cellule élémentaire 103, et dont une deuxième borne est connectée à l'élément d'antenne 107b tourné vers le milieu extérieur. Le circuit de déphasage 207 est par exemple configuré pour appliquer un déphasage φ entre le signal reçu par l'élément d'antenne 107a et le signal émis par l'élément d'antenne 107b, dans le cas où l'antenne reconfigurable 100 fonctionne en émission, et pour appliquer le déphasage φ entre le signal reçu par l'élément d'antenne 107b et le signal émis par l'élément d'antenne 107a, dans le cas où l'antenne reconfigurable 100 fonctionne en réception.In the illustrated example, each elementary cell 107 comprises a phase shift circuit 207, a first terminal of which is connected to the antenna element 107a located opposite one of the antenna elements 103b of the elementary cell 103, and a second terminal of which is connected to the antenna element 107b facing the external environment. The phase shift circuit 207 is for example configured to apply a phase shift φ between the signal received by the antenna element 107a and the signal emitted by the antenna element 107b, in the case where the reconfigurable antenna 100 operates in transmission, and to apply the phase shift φ between the signal received by the antenna element 107b and the signal emitted by the element antenna 107a, in the case where the reconfigurable antenna 100 operates in reception.

La figure 2 illustre un exemple dans lequel chaque cellule élémentaire 107 est configurée pour introduire un déphasage φ entre les signaux reçus ou émis par l'élément d'antenne 107a et les signaux émis ou reçus par l'élément d'antenne 107b. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, la cellule élémentaire pouvant, à titre de variante ou à titre complémentaire, mettre en oeuvre d'autres fonctions, par exemple une fonction de changement d'état de polarisation permettant de passer d'un signal présentant une polarisation circulaire gauche à un signal présentant une polarisation circulaire droite. À titre d'exemple, chaque cellule élémentaire 107 du réseau transmetteur reconfigurable 105 présente une structure identique ou analogue à la cellule élémentaire de réseau transmetteur décrite dans la demande de brevet EP 4117117 , la cellule étant alors par exemple adaptée à commuter entre deux états de polarisation et quatre états de phase.There Figure 2 illustrates an example in which each elementary cell 107 is configured to introduce a phase shift φ between the signals received or transmitted by the antenna element 107a and the signals transmitted or received by the antenna element 107b. This example is however not limiting, the elementary cell being able, as a variant or as a complement, to implement other functions, for example a polarization state change function making it possible to switch from a signal having a left circular polarization to a signal having a right circular polarization. By way of example, each elementary cell 107 of the reconfigurable transmitter network 105 has a structure identical or analogous to the elementary transmitter network cell described in the patent application EP 4117117 , the cell then being for example adapted to switch between two polarization states and four phase states.

La figure 2 illustre un exemple dans lequel le circuit d'amplification 200 de la cellule élémentaire 103 comprend le commutateur 201 permettant d'activer soit l'amplificateur 203, lors de phases d'émission, soit l'amplificateur 205, lors de phases de réception. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, le circuit d'amplification 200 de chaque cellule élémentaire 103 du réseau amplificateur 101 pouvant, à titre de variante, être dépourvu du commutateur 201 et ne comporter qu'un seul amplificateur, par exemple l'amplificateur 203, dans un cas où l'antenne 100 est destinée à être utilisée exclusivement en émission, ou l'amplificateur 205, dans un cas où l'antenne 100 est destinée à être utilisée exclusivement en réception.There Figure 2 illustrates an example in which the amplification circuit 200 of the elementary cell 103 comprises the switch 201 making it possible to activate either the amplifier 203, during transmission phases, or the amplifier 205, during reception phases. This example is however not limiting, the amplification circuit 200 of each elementary cell 103 of the amplifier network 101 being able, as a variant, to be devoid of the switch 201 and to comprise only a single amplifier, for example the amplifier 203, in a case where the antenna 100 is intended to be used exclusively in transmission, or the amplifier 205, in a case where the antenna 100 is intended to be used exclusively in reception.

La figure 3 est une vue de dessus, schématique et partielle, de l'antenne 100 de la figure 1 selon un mode de réalisation. La figure 3 illustre plus précisément un cas dans lequel le réseau amplificateur 101 de l'antenne reconfigurable 100 comprend quatre fois moins de circuits d'amplification 200 que d'éléments d'antenne 103b.There Figure 3 is a top view, schematic and partial, of the antenna 100 of the Figure 1 according to a mode of realization. The Figure 3 more precisely illustrates a case in which the amplifier network 101 of the reconfigurable antenna 100 comprises four times fewer amplifier circuits 200 than antenna elements 103b.

Dans l'exemple représenté, chaque circuit d'amplification 200 est situé sensiblement à l'aplomb du centre d'un carré formé par les quatre éléments d'antenne 103b de la cellule élémentaire 103 correspondante. Dans l'exemple illustré, chaque circuit d'amplification 200 est connecté au circuit 109 par des lignes radiofréquence 301, symbolisées par des segments en trait fort en figure 3. Bien que cela n'ait pas été détaillé en figure 3, des diviseurs de puissance peuvent être prévus aux intersections entre les lignes radiofréquence 301 afin de diviser la puissance du signal transmis depuis le circuit 109 jusqu'aux circuits 200.In the example shown, each amplification circuit 200 is located substantially directly above the center of a square formed by the four antenna elements 103b of the corresponding elementary cell 103. In the example illustrated, each amplification circuit 200 is connected to the circuit 109 by radiofrequency lines 301, symbolized by strong line segments in Figure 3 . Although this has not been detailed in Figure 3 , power dividers may be provided at the intersections between the radio frequency lines 301 in order to divide the power of the signal transmitted from the circuit 109 to the circuits 200.

À des fins de simplification, les circuits d'amplification 200 et les éléments d'antenne 103b ont été symbolisés, en figure 3, par des carrés, étant entendu que les circuits d'amplification 200 et les éléments d'antenne 103b peuvent, en pratique, présenter une forme quelconque.For the purpose of simplification, the amplifier circuits 200 and the antenna elements 103b have been symbolized, in Figure 3 , by squares, it being understood that the amplification circuits 200 and the antenna elements 103b can, in practice, have any shape.

L'antenne reconfigurable 100 précédemment décrite en relation avec les figures 1 à 3 présente par exemple une structure hybride entre celle d'une antenne à réseau phasé et celle d'une antenne à réseau transmetteur. En particulier, l'antenne 100 diffère d'une antenne à réseau phasé en ce que le réseau amplificateur 101 est dépourvu de circuits de déphasage. Cela permet avantageusement d'éviter des pertes énergétiques et d'éliminer des étapes fastidieuses de synchronisation et d'étalonnage de lignes radiofréquence permettant de relier, ou de connecter, chaque antenne élémentaire du réseau phasé à un circuit de commande, par exemple analogue au circuit 109. Dans le cas de l'antenne 100, les déphasages sont appliqués par le réseau transmetteur 105, par exemple en utilisant des commutateurs radiofréquence.The reconfigurable antenna 100 previously described in connection with the figures 1 to 3 has for example a hybrid structure between that of a phased array antenna and that of a transmitting array antenna. In particular, the antenna 100 differs from a phased array antenna in that the amplifier network 101 is devoid of phase shift circuits. This advantageously makes it possible to avoid energy losses and to eliminate tedious steps of synchronization and calibration of radiofrequency lines making it possible to connect, or connect, each elementary antenna of the phased array to a control circuit, for example analogous to the circuit 109. In the case of the antenna 100, the phase shifts are applied by the transmitter network 105, for example using radio frequency switches.

Par ailleurs, à la différence des antennes à réseau transmetteur qui comprennent généralement une ou plusieurs sources primaires adaptées à produire un faisceau de forme générale conique irradiant tout ou partie du réseau transmetteur, chaque source primaire comprenant par exemple une antenne cornet, l'antenne reconfigurable 100 utilise comme source le réseau amplificateur 101 irradiant le réseau transmetteur 105. Cela permet avantageusement à l'antenne 100 de présenter une épaisseur inférieure à celle que présenterait une antenne à réseau transmetteur comparable. Cela procure en outre l'avantage, par rapport à une antenne à réseau transmetteur, de faciliter la réalisation des systèmes d'amplification du signal radiofréquence émis ou reçu.Furthermore, unlike transmitting array antennas which generally comprise one or more primary sources adapted to produce a beam of generally conical shape irradiating all or part of the transmitting array, each primary source comprising for example a horn antenna, the reconfigurable antenna 100 uses as a source the amplifier network 101 irradiating the transmitting array 105. This advantageously allows the antenna 100 to have a thickness less than that which a comparable transmitting array antenna would have. This also provides the advantage, compared to a transmitting array antenna, of facilitating the production of systems for amplifying the transmitted or received radiofrequency signal.

La figure 4 est une vue de côté, schématique et partielle, d'une antenne reconfigurable 400 selon un mode de réalisation. L'antenne reconfigurable 400 de la figure 4 présente des éléments en commun avec l'antenne reconfigurable 100 de la figure 1. Ces éléments communs ne seront pas détaillés à nouveau ci-après.There Figure 4 is a schematic and partial side view of a reconfigurable antenna 400 according to one embodiment. The reconfigurable antenna 400 of the Figure 4 has elements in common with the reconfigurable antenna 100 of the Figure 1 These common elements will not be detailed again below.

L'antenne reconfigurable 400 de la figure 4 diffère de l'antenne reconfigurable 100 de la figure 1 en ce que l'antenne 400 comprend, à la place du réseau amplificateur 101, un réseau amplificateur 401 comprenant une pluralité de cellules élémentaires 403.The 400 reconfigurable antenna of the Figure 4 differs from the reconfigurable antenna 100 of the Figure 1 in that the antenna 400 comprises, instead of the amplifier network 101, an amplifier network 401 comprising a plurality of elementary cells 403.

Les cellules élémentaires 403 du réseau amplificateur 401 sont par exemple disposées en matrice selon des lignes et des colonnes. Par ailleurs, les cellules élémentaires 403 sont par exemple sensiblement situées dans un même plan, le réseau 401 étant dans ce cas de type planaire. Dans l'exemple illustré, chaque cellule élémentaire 403 comprend un premier élément d'antenne 403a situé du côté d'une première face du réseau amplificateur 401 disposée en regard d'une ou plusieurs sources primaires 451 (une unique source 451, dans l'exemple représenté), et un deuxième élément d'antenne 403b, situé du côté d'une deuxième face du réseau 401 opposée à la première face. L'élément d'antenne 403b des cellules élémentaires 403 est par exemple identique ou analogue à l'un des éléments d'antenne 103b des cellules élémentaires 103 décrites ci-dessus. À titre d'exemple, le réseau amplificateur 401 est réalisé en technologie planaire, par exemple sur une carte de circuit imprimé.The elementary cells 403 of the amplifier network 401 are for example arranged in a matrix according to rows and columns. Furthermore, the elementary cells 403 are for example substantially located in the same plane, the network 401 being in this case of the planar type. In the example illustrated, each elementary cell 403 comprises a first antenna element 403a located on the side of a first face of the amplifier network 401 arranged opposite one or more primary sources 451 (a single source 451, in the example shown), and a second antenna element 403b, located on the side of a second face of the network 401 opposite the first face. The antenna element 403b of the elementary cells 403 is for example identical or analogous to one of the antenna elements 103b of the elementary cells 103 described above. By way of example, the amplifier network 401 is produced using planar technology, for example on a printed circuit board.

Dans l'exemple illustré, la source primaire 451 est connectée au circuit 109. La source primaire comprend par exemple une antenne cornet irradiant la première face du réseau 401. À titre d'exemple, l'axe central de chaque source primaire est sensiblement orthogonal au plan moyen du réseau 401.In the illustrated example, the primary source 451 is connected to the circuit 109. The primary source comprises, for example, a horn antenna irradiating the first face of the array 401. For example, the central axis of each primary source is substantially orthogonal to the mean plane of the array 401.

La figure 4 illustre plus particulièrement un cas dans lequel l'antenne reconfigurable 400 fonctionne en émission. Dans ce cas, chaque cellule élémentaire 403 du réseau amplificateur 401 est apte à recevoir, sur son premier élément d'antenne 403a, un rayonnement électromagnétique provenant de la source primaire 451, et à émettre, depuis son deuxième élément d'antenne 403b, un rayonnement électromagnétique en direction du réseau transmetteur 105. Chaque cellule élémentaire 107 du réseau transmetteur 105 est apte à recevoir, sur son premier élément d'antenne 107a, le rayonnement électromagnétique émis par les cellules élémentaires 403 du réseau amplificateur 401, et à réémettre ce rayonnement depuis son deuxième élément d'antenne 107b, par exemple en introduisant un déphasage φ connu.There Figure 4 illustrates more particularly a case in which the reconfigurable antenna 400 operates in transmission. In this case, each elementary cell 403 of the amplifier network 401 is capable of receiving, on its first antenna element 403a, electromagnetic radiation coming from the primary source 451, and of emitting, from its second antenna element 403b, electromagnetic radiation towards the transmitter network 105. Each elementary cell 107 of the transmitter network 105 is capable of receiving, on its first antenna element 107a, the electromagnetic radiation emitted by the elementary cells 403 of the amplifier network 401, and of re-emitting this radiation from its second antenna element 107b, for example by introducing a known phase shift φ.

Bien que cela n'ait pas été représenté, l'antenne reconfigurable 400 peut, à titre de variante, fonctionner en réception. Dans ce cas, chaque cellule élémentaire 107 du réseau transmetteur 105 est apte à recevoir, sur son deuxième élément d'antenne 107b, un rayonnement électromagnétique provenant du milieu extérieur et à réémettre ce rayonnement, depuis son premier élément d'antenne 107a, en direction du réseau amplificateur 401, avec le déphasage φ. Chaque cellule élémentaire 403 du réseau amplificateur 401 est apte à recevoir, sur son deuxième élément d'antenne 403b, le rayonnement électromagnétique émis par les cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105, et à réémettre ce rayonnement, depuis son premier élément d'antenne 403a, en direction de la source 451. Le rayonnement réémis par l'élément d'antenne 403a est par exemple focalisé sur la source 451.Although not shown, the reconfigurable antenna 400 may, as a variant, operate in reception. In this case, each elementary cell 107 of the transmitter network 105 is capable of receiving, on its second antenna element 107b, electromagnetic radiation coming from the external environment and of re-emitting this radiation, from its first antenna element 107a, towards the amplifier network 401, with the phase shift φ. Each elementary cell 403 of the amplifier network 401 is capable of receiving, on its second antenna element 403b, the electromagnetic radiation emitted by the elementary cells 107 of the transmitter network 105, and of re-emitting this radiation, from its first antenna element 403a, towards the source 451. The radiation re-emitted by the antenna element 403a is for example focused on the source 451.

La figure 4 illustre un exemple dans lequel le réseau amplificateur 401 comprend un nombre de cellules élémentaires 403 strictement inférieur au nombre de cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105. À titre d'exemple, l'antenne reconfigurable 400 comprend quatre, neuf ou seize fois moins de cellules élémentaires 403 que de cellules élémentaires 107. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, l'antenne reconfigurable 400 pouvant, à titre de variante, comporter autant de cellules élémentaires 403 que de cellules élémentaires 107.There Figure 4 illustrates an example in which the amplifier network 401 comprises a number of elementary cells 403 strictly less than the number of elementary cells 107 of the transmitter network 105. By way of example, the reconfigurable antenna 400 comprises four, nine or sixteen times fewer elementary cells 403 than elementary cells 107. This example is however not limiting, the reconfigurable antenna 400 being able, as a variant, to comprise as many elementary cells 403 as elementary cells 107.

Par ailleurs, la figure 4 illustre un exemple dans lequel chaque cellule élémentaire 403 du réseau amplificateur 401 comprend un seul premier élément d'antenne 403a et un seul deuxième élément d'antenne 403b. Toutefois, cet exemple n'est pas limitatif et chaque cellule élémentaire 403 du réseau amplificateur 401 peut, à titre de variante, comprendre plusieurs premiers éléments d'antenne 403a et plusieurs deuxièmes éléments d'antenne 403b.Furthermore, the Figure 4 illustrates an example in which each elementary cell 403 of the amplifier network 401 comprises a single first antenna element 403a and a single second antenna element 403b. However, this example is not limiting and each elementary cell 403 of the amplifier network 401 may, as a variant, comprise several first antenna elements 403a and several second antenna elements 403b.

La figure 5 est une vue de détail d'une partie de l'antenne 400 de la figure 4. La figure 5 illustre plus précisément une cellule élémentaire 403 et deux éléments d'antenne 107 situés en vis-à-vis.There Figure 5 is a detail view of part of the 400 antenna of the Figure 4 . There Figure 5 illustrates more precisely an elementary cell 403 and two antenna elements 107 located opposite each other.

La cellule élémentaire 403 diffère par exemple de la cellule élémentaire 103 précédemment décrite en ce que, dans la cellule élémentaire 403, l'entrée du commutateur 201 est connectée au premier élément d'antenne 403a de la cellule élémentaire 403.The elementary cell 403 differs for example from the elementary cell 103 previously described in that, in the elementary cell 403, the input of the switch 201 is connected to the first antenna element 403a of the elementary cell 403.

Le fonctionnement de l'antenne reconfigurable 400, en particulier la commande du commutateur 201 de chaque cellule élémentaire 403 selon que l'antenne 400 est utilisé en émission ou en réception, est analogue au fonctionnement précédemment décrit en relation avec la figure 2 pour l'antenne reconfigurable 100.The operation of the reconfigurable antenna 400, in particular the control of the switch 201 of each elementary cell 403 depending on whether the antenna 400 is used for transmission or reception, is analogous to the operation previously described in relation to the Figure 2 for the reconfigurable antenna 100.

La figure 5 illustre un exemple dans lequel la cellule élémentaire 403 comprend le commutateur 201 permettant d'activer soit l'amplificateur 203, lors de phases d'émission, soit l'amplificateur 205, lors de phases de réception. Cet exemple n'est toutefois pas limitatif, chaque cellule élémentaire 403 du réseau 401 pouvant, à titre de variante, être dépourvue du commutateur 201 et ne comporter qu'un seul amplificateur, par exemple l'amplificateur 203, dans un cas où l'antenne 400 est utilisée exclusivement en émission, ou l'amplificateur 205, dans un cas où l'antenne 400 est utilisée exclusivement en réception.There Figure 5 illustrates an example in which the elementary cell 403 comprises the switch 201 making it possible to activate either the amplifier 203, during transmission phases, or the amplifier 205, during reception phases. This example is however not limiting, each elementary cell 403 of the network 401 being able, as a variant, to be devoid of the switch 201 and to comprise only one amplifier, for example the amplifier 203, in a case where the antenna 400 is used exclusively in transmission, or the amplifier 205, in a case where the antenna 400 is used exclusively in reception.

L'antenne reconfigurable 400 présente des avantages analogues à ceux de l'antenne reconfigurable 100.The reconfigurable antenna 400 has advantages similar to those of the reconfigurable antenna 100.

Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d'autres variantes apparaîtront à la personne du métier. En particulier, la personne du métier est capable d'ajuster le rapport entre le nombre de cellules élémentaires 103, 403 du réseau amplificateur 101, 401 et le nombre de cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105 en fonction de l'application, par exemple en fonction de l'échauffement produit par chaque cellule élémentaire 103, 403. La personne du métier est en outre capable d'ajuster le nombre d'éléments d'antenne de chaque cellule élémentaire 103, 403 du réseau amplificateur 101, 401, notamment en fonction de la proportion de cellules élémentaires 103, 403 du réseau amplificateur 101, 401 par rapport aux cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105.Various embodiments and variations have been described. Those skilled in the art will understand that certain features of these various embodiments and variations could be combined, and other variations will occur to those skilled in the art. In particular, those skilled in the art are able to adjust the ratio between the number of elementary cells 103, 403 of the amplifier network 101, 401 and the number of elementary cells 107 of the transmitter network 105 depending on the application, for example depending on the heating produced by each elementary cell 103, 403. The person skilled in the art is furthermore capable of adjusting the number of antenna elements of each elementary cell 103, 403 of the amplifier network 101, 401, in particular depending on the proportion of elementary cells 103, 403 of the amplifier network 101, 401 relative to the elementary cells 107 of the transmitter network 105.

Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la réalisation pratique du ou des éléments d'antenne, du commutateur et du ou des amplificateurs des cellules élémentaires du réseau amplificateur ainsi que la réalisation pratique des cellules élémentaires du réseau transmetteur sont à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description.Finally, the practical implementation of the embodiments and variants described is within the reach of the person skilled in the art from the functional indications given above. In particular, the practical production of the antenna element(s), the switch and the amplifier(s) of the elementary cells of the amplifier network as well as the practical production of the elementary cells of the transmitter network are within the reach of the person skilled in the art from the indications of the present description.

Par ailleurs, les cellules élémentaires 107 du réseau transmetteur 105 peuvent être calibrées afin de corriger des erreurs de phase liées à la structure de l'antenne.Furthermore, the elementary cells 107 of the transmitter network 105 can be calibrated in order to correct phase errors linked to the structure of the antenna.

Claims

Antenna (100; 400) comprising: - an amplifier network (101; 401) comprising a plurality of first elementary cells (103; 403); and - a transmitter network (105) comprising a plurality of second elementary cells (107), wherein the amplifier network (101; 401) is configured to irradiate, or to be irradiated by, the transmitter network (105), the amplifier network (101; 401) being separated from the transmitter network (105) by a distance equal, to within 20%, to a central transmission and/or reception wavelength of the antenna (100; 400).

Antenna (100; 400) according to claim 1, wherein the distance separating the amplifier network (101; 401) from the transmitter network (105) is equal, to within 10%, to the central transmission and/or reception wavelength of the antenna (100; 400).

Antenna (100; 400) according to claim 1 or 2, in which each first elementary cell (103; 403) comprises a first antenna element (103b; 403b) located opposite the transmitter network (105).

Antenna (100; 400) according to claim 3, wherein each first elementary cell (103; 403) further comprises at least one amplifier (203, 205) connected to the first antenna element (103b; 403b).

Antenna (100; 400) according to claim 4, in which each first elementary cell (103; 403) comprises: - a first amplifier (203), preferably a power amplifier, intended to amplify a signal emitted by the antenna;

- a second amplifier (205), preferably a low noise amplifier, intended to amplify a signal received by the antenna; and

- a switch (201) configured to activate the first or the second amplifier depending on a control signal.

Antenna (100) according to any one of claims 1 to 5, in which each first elementary cell (103) is connected to a radiofrequency signal transmission/reception circuit (109).

An antenna (400) according to any one of claims 1 to 5, further comprising at least one source (451) configured to irradiate, or to be irradiated by, the amplifier network (401).

Antenna (400) according to claim 7, wherein said at least one source (451) is connected to a radiofrequency signal transmission/reception circuit (109).

Antenna (400) according to claim 7 or 8, wherein each first cell (403) further comprises a second antenna element (403a) located opposite said at least one source (451).

An antenna (400) according to any one of claims 7 to 9, wherein said at least one feed (451) is a single horn antenna.

Antenna (100; 400) according to any one of claims 1 to 10, comprising fewer first elementary cells (103; 403) than second elementary cells (107), preferably four times fewer first elementary cells than second elementary cells.

Antenna (100; 400) according to any one of claims 1 to 11, in which each second elementary cell (107) comprises third and fourth antenna elements (107a, 107b) connected by a phase shift circuit (207).

Antenna (100; 400) according to any one of claims 1 to 12, in which the amplifier network (401) is devoid of phase shift circuits.