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EP3741003A1 - Patch antenna for equipping a spacecraft - Google Patents

Patch antenna for equipping a spacecraft

Info

Publication number
EP3741003A1
EP3741003A1 EP19706730.9A EP19706730A EP3741003A1 EP 3741003 A1 EP3741003 A1 EP 3741003A1 EP 19706730 A EP19706730 A EP 19706730A EP 3741003 A1 EP3741003 A1 EP 3741003A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
antenna element
protective layer
dielectric substrate
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19706730.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nathalie LECERF
Serge Villers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ArianeGroup SAS
Original Assignee
ArianeGroup SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ArianeGroup SAS filed Critical ArianeGroup SAS
Publication of EP3741003A1 publication Critical patent/EP3741003A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/002—Protection against seismic waves, thermal radiation or other disturbances, e.g. nuclear explosion; Arrangements for improving the power handling capability of an antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/40—Radiating elements coated with or embedded in protective material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave

Definitions

  • the present invention relates to a planar antenna for equipping a space vehicle, such as a space launcher or a satellite.
  • Space vehicles are equipped with antennas that provide communication during flight phases between these vehicles and the ground stations.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the invention aims, according to a first aspect, a planar antenna intended to equip a space vehicle, the antenna comprising:
  • the radiating antenna element present on the dielectric substrate, the radiating antenna element having a center of symmetry and a zone devoid of material, the center of symmetry being present in the zone devoid of material, and
  • radiating antenna element will be referred to as "antenna element”.
  • the area devoid of material has a polygonal shape.
  • the antenna element has at least two symmetrical corners with respect to the center of symmetry, a first axis connecting these two corners, and the material-free zone extending from the center of symmetry. along a second axis forming an angle less than or equal to 5 ° with the first axis.
  • Such a characteristic makes it possible to obtain a circular polarization for the radiation produced, and thus a reduced attenuation during its propagation.
  • the second axis may form an angle less than or equal to 2 ° with the first axis.
  • the area devoid of material is a slot.
  • Such a characteristic makes it possible to obtain a hemispherical radiation pattern over an enlarged frequency band.
  • the antenna element is positioned on the center of gravity of the dielectric substrate.
  • the thickness of the protective layer is less than or equal to 5 mm.
  • the protective layer is directly in contact with the antenna element and the dielectric substrate.
  • Such a characteristic advantageously makes it possible to eliminate the risk of a Corona effect which could lead to a temporary loss of transmission.
  • the protective layer is a thermal protection layer or a protective layer against space radiation.
  • the present invention also relates to a vehicle equipped on its outer surface with at least one antenna as described above.
  • the vehicle comprises on its outer surface a plurality of antennas as described above distributed uniformly on this surface.
  • the vehicle is a space launcher or a satellite.
  • FIG. 1 is a schematic and partial sectional view of a first example of a planar antenna according to the invention
  • FIG. 2 is a view from above of the first example of planar antenna in transparency through the protective layer
  • FIG. 3 is a perspective view of the first antenna example on the protective layer side
  • FIG. 4 is a perspective view of the first antenna example on the ground plane side
  • FIG. 5 represents, schematically and partially, a space vehicle equipped with two antennas according to the first example
  • FIG. 6 to 8 show, schematically and partially, variants of planar antennas according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 show a first example of a planar antenna 1 according to the invention.
  • the planar antenna 1 comprises a dielectric substrate 3 on which is present an antenna element 5.
  • the dielectric substrate 3 has a planar shape.
  • the dielectric substrate 3 may be made of a composite material, for example glass-reinforced polytetrafluoroethene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethene
  • the dielectric substrate 3 may for example be a substrate sold under the reference TLC30 by the company Taconic. There is shown in this example a monolayer substrate 3 but it is not beyond the scope of the invention when the latter is formed by a plurality of stacked layers.
  • the thickness of the dielectric substrate 3 can for example be less than or equal to 5 mm, and for example be between 2 mm and 5 mm.
  • the dielectric substrate 3 may have a plurality of through apertures 8 each permitting the passage of a fixing element, such as a screw.
  • the fixing elements make it possible to fix the antenna 1 to the spacecraft.
  • the openings 8 may be present at the corners of the dielectric substrate 3, as illustrated in FIG.
  • the antenna element 5 is formed by a metallization, for example copper.
  • the antenna element 5 has a planar shape.
  • the thickness e 5 of the antenna element 5 may for example be less than or equal to 40 ⁇ m, and for example be between 15 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • the antenna element 5 is present on a first face F1 of the dielectric substrate 3. The antenna element 5 can be in contact with the dielectric substrate 3.
  • FIG. 2 is a view in transparency through the protective layer 9, which may be transparent or opaque.
  • Figure 1 is, in turn, a partial sectional view showing the antenna 1 only at the area where the antenna element 5 is present.
  • the dielectric substrate 3 may carry a single antenna element 5.
  • the antenna element 5 may cover the barycentre of the dielectric substrate 3.
  • the barycentre of the dielectric substrate 3 may be a center of symmetry of this substrate 3.
  • a ground plane 12 is present on a second face F2 of the dielectric substrate 3, opposite to the first face F1.
  • the ground plane 12 is formed by a metallization, for example copper.
  • a connector 14 is present on the second face F2 (shown in Figure 4, not shown in Figure 1).
  • a coaxial power cable is intended to be connected to the connector 14.
  • the dielectric substrate 3 may have a bore through which the central conductor of the connector extends which connects the input of the connector 14 to the antenna element 5 and which thus allows the supply of this antenna element 5 (drilling and central electrical conductor not shown).
  • the antenna element 5 is intended to emit a signal in the radiofrequency spectrum.
  • the antenna element 5 has a center of symmetry C1.
  • the center of symmetry Cl of the antenna element 5 can be superimposed on the center of symmetry of the dielectric substrate 3, which is the case in the illustrated example.
  • the antenna element 5 has a zone 7 devoid of material.
  • the antenna element 5 may have a single zone 7 devoid of material.
  • the center of symmetry Cl is present in zone 7 devoid of material. Area 7 devoid of material does not have a metal deposit. Area 7 devoid of material is symmetrical with respect to the center of symmetry Cl as illustrated.
  • the surface of the dielectric substrate 3 may be entirely covered with a metallization. Then, a selective elimination of this metallization deposited in the zone 7 and around the radiating element 5 is carried out. The selective elimination carried out can be carried out through openings of a mask superimposed on the metallization carried out.
  • the zone 7 devoid of material may have a polygonal shape, and for example a rectangular shape as illustrated. In a variant not shown, the material-free zone is square. Area 7 devoid of material may be a slot, as illustrated. As indicated above, this characteristic makes it possible to obtain a hemispherical radiation pattern over an enlarged frequency band, for example approximately 90 MHz in width.
  • the ratio between the length L1 and the width L2 (L1 / L2) of the zone 7 devoid of material may be greater than or equal to 5, for example 10.
  • the antenna element 5 may have a polygonal shape, and here has a square shape.
  • the antenna element 5 may have corners COI and CO2 symmetrical to each other with respect to the center of symmetry Cl.
  • the corners COI and CO2 may each form an apex of the antenna element 5.
  • COI and C02 corners can each form an angle less than or equal to 90 °. In the example shown, the corners COI and CO2 each form a right angle, equal to 90 °.
  • the corners COI and CO2 can be connected by a first axis XI.
  • the first axis XI may define a diagonal of the antenna element 5.
  • the zone 7 devoid of material may extend along a second axis X2.
  • the second axis X2 may correspond to the longitudinal axis of the zone 7 devoid of material.
  • the second axis X2 may form an angle less than or equal to 5 °, for example less than or equal to 2 °, with the first axis XI.
  • the second axis X2 is, in the example illustrated in FIG. Figure 1, collinear with the first axis XI but it is not beyond the scope of the invention when this is not the case as will be described below.
  • the protective layer 9 covers the antenna element 5 to protect it from the outside environment.
  • the protective layer 9 has a planar shape.
  • the protective layer 9 may be of dielectric material.
  • the protective layer 9 covers the first face F1 of the dielectric substrate 3.
  • the protective layer 9 may cover the entire dielectric substrate 3 (see FIG. 3).
  • the protective layer 9 may be in contact with the antenna element 5 and the dielectric substrate 3. Thus, the antenna 1 may not have a cavity therein.
  • the thickness e 9 of the protective layer 9 may be less than or equal to 5 mm.
  • the protective layer 9 may be a thermal protection layer or a protective layer against space radiation.
  • the thermal protection layer may have a thermal conductivity, measured at 50 ° C., of less than or equal to 0.3 W.rrf 1 .K 1 , for example at 0.2 Wm ⁇ .K 1 .
  • a thermal conductivity measured at 50 ° C.
  • the material forming the protective layer against space radiation may not be degraded after absorption of a dose of gamma radiation greater than or equal to 10,000 Gray, for example 15,000 Gray.
  • the antenna When it equips a space launcher, it is advantageous to provide the antenna with a thermal protection layer in order to protect the underlying elements from the high temperatures encountered during operation.
  • FIG. 5 schematically shows a space vehicle V equipped with two antennas 1 according to the first example.
  • the substrate 3 is sufficiently flexible to conform to the shape of the surface S of the vehicle V. It is thus possible in this case to give the substrate 3 a non-zero curvature when it is mounted on the outer surface S of the vehicle. V.
  • the antenna 1 is in this case directly attached to the surface S without requiring the use of an additional sheet of adaptation to the curvature of the surface of the spacecraft V.
  • the spacecraft V can be a launcher space or a satellite. The space launcher can allow the positioning of one or more satellites.
  • the antennas 1 can be uniformly distributed over the surface of the spacecraft V.
  • the antennas can each occupy the same angular coverage.
  • FIG. 6 shows an alternative antenna element
  • the antenna element 15 differs from the antenna element 5 only in that it comprises corners C03 and C04 symmetrical with respect to the center of symmetry C1 which correspond to truncated vertices. .
  • the antenna element 15 here has a square shape with two truncated peaks C03 and C04.
  • FIG. 7 shows another variant of antenna element 25.
  • the antenna element 25 differs from the antenna element 5 only in that the second axis X2 forms an antenna element 25. non-zero angle with the first axis XI, here equal to 5 °.
  • the other characteristics described above in the context of the example of Figures 1 to 4 remain applicable to this embodiment.
  • antenna element 35 differs from antenna element 5 only in that it has a circular shape. and no longer square.
  • the antenna element could have another shape such as an oval shape, or rectangular non square.
  • the other characteristics described above in the context of the example of Figures 1 to 4 remain applicable to this embodiment.
  • the expression "understood between ... and " must be understood as including boundaries.

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Abstract

The invention relates to a patch antenna (1) for equipping a spacecraft, the antenna comprising: - a dielectric substrate (3); - a radiating antenna element (5) which is located on the dielectric substrate and has a center of symmetry (Cl) and a material-free zone (7), the center of symmetry being located in the material-free zone; and - a protective layer covering the radiating antenna element.

Description

Antenne planaire destinée à équiper un véhicule spatial  Planar antenna for equipping a spacecraft
La présente invention concerne une antenne planaire destinée à équiper un véhicule spatial, tel qu'un lanceur spatial ou un satellite. The present invention relates to a planar antenna for equipping a space vehicle, such as a space launcher or a satellite.
Arrière-olan de l'invention Rear-olan of the invention
Les véhicules spatiaux sont équipés d'antennes qui assurent pendant les phases de vol la communication entre ces véhicules et les stations au sol.  Space vehicles are equipped with antennas that provide communication during flight phases between these vehicles and the ground stations.
Ces antennes servent notamment à la télémesure, la trajectographie, ou au système de positionnement par satellites (« Global Navigation Satellite System », « GNSS »).  These antennas are used in particular for telemetry, tracking, or satellite positioning system ("Global Navigation Satellite System", "GNSS").
Diverses structures d'antenne sont connues de WO 03/007425, US 5 977 924, EP 0 598 580, WO 2012/069492 et FR 2 736 213.  Various antenna structures are known from WO 03/007425, US 5 977 924, EP 0 598 580, WO 2012/069492 and FR 2 736 213.
Il est souhaitable de disposer d'antennes destinées à équiper des véhicules spatiaux présentant un diagramme de rayonnement hémisphérique afin d'améliorer la couverture conférée. It is desirable to have antennas for equipping space vehicles with a hemispherical radiation pattern to improve the coverage provided.
Objet et résumé de l'invention Object and summary of the invention
L'invention vise, selon un premier aspect, une antenne planaire destinée à équiper un véhicule spatial, l'antenne comprenant :  The invention aims, according to a first aspect, a planar antenna intended to equip a space vehicle, the antenna comprising:
- un substrat diélectrique,  a dielectric substrate,
- un élément d'antenne rayonnant présent sur le substrat diélectrique, l'élément d'antenne rayonnant présentant un centre de symétrie et une zone dépourvue de matière, le centre de symétrie étant présent dans la zone dépourvue de matière, et  a radiating antenna element present on the dielectric substrate, the radiating antenna element having a center of symmetry and a zone devoid of material, the center of symmetry being present in the zone devoid of material, and
- une couche de protection recouvrant l'élément d'antenne rayonnant.  a protective layer covering the radiating antenna element.
Dans la suite, l'expression « élément d'antenne rayonnant » sera désignée par « élément d'antenne ».  In the following, the expression "radiating antenna element" will be referred to as "antenna element".
Le fait qu'une zone dépourvue de matière soit positionnée au niveau du centre de symétrie de l'élément d'antenne permet d'obtenir un diagramme de rayonnement hémisphérique pour l'antenne.  The fact that an area devoid of material is positioned at the center of symmetry of the antenna element provides a hemispherical radiation pattern for the antenna.
Dans un exemple de réalisation, la zone dépourvue de matière a une forme polygonale. Dans un exemple de réalisation, l'élément d'antenne présente au moins deux coins symétriques l'un de l'autre par rapport au centre de symétrie, un premier axe reliant ces deux coins, et la zone dépourvue de matière s'étendant le long d'un deuxième axe formant un angle inférieur ou égal à 5° avec le premier axe. In an exemplary embodiment, the area devoid of material has a polygonal shape. In an exemplary embodiment, the antenna element has at least two symmetrical corners with respect to the center of symmetry, a first axis connecting these two corners, and the material-free zone extending from the center of symmetry. along a second axis forming an angle less than or equal to 5 ° with the first axis.
Une telle caractéristique permet d'obtenir une polarisation circulaire pour le rayonnement produit, et donc une atténuation réduite lors de sa propagation.  Such a characteristic makes it possible to obtain a circular polarization for the radiation produced, and thus a reduced attenuation during its propagation.
En particulier, le deuxième axe peut former un angle inférieur ou égal à 2° avec le premier axe.  In particular, the second axis may form an angle less than or equal to 2 ° with the first axis.
Une telle caractéristique permet de réduire davantage encore l'atténuation du rayonnement lors de sa propagation.  Such a characteristic makes it possible to further reduce the attenuation of the radiation during its propagation.
Dans un exemple de réalisation, la zone dépourvue de matière est une fente.  In an exemplary embodiment, the area devoid of material is a slot.
Une telle caractéristique permet d'obtenir un diagramme de rayonnement hémisphérique sur une bande de fréquence élargie.  Such a characteristic makes it possible to obtain a hemispherical radiation pattern over an enlarged frequency band.
Dans un exemple de réalisation, l'élément d'antenne est positionné sur le barycentre du substrat diélectrique.  In an exemplary embodiment, the antenna element is positioned on the center of gravity of the dielectric substrate.
Dans un exemple de réalisation, l'épaisseur de la couche de protection est inférieure ou égale à 5 mm.  In an exemplary embodiment, the thickness of the protective layer is less than or equal to 5 mm.
Une telle caractéristique permet de minimiser le caractère protubérant de l'antenne, et donc de réduire davantage encore l'endommagement par les flux aérothermiques.  Such a characteristic makes it possible to minimize the protruding nature of the antenna, and thus to further reduce the damage by the aerothermal flows.
Dans un exemple de réalisation, la couche de protection est directement au contact de l'élément d'antenne et du substrat diélectrique.  In an exemplary embodiment, the protective layer is directly in contact with the antenna element and the dielectric substrate.
Une telle caractéristique permet avantageusement d'éliminer le risque d'un effet Corona qui pourrait conduire à une perte temporaire de la transmission.  Such a characteristic advantageously makes it possible to eliminate the risk of a Corona effect which could lead to a temporary loss of transmission.
Dans un exemple de réalisation, la couche de protection est une couche de protection thermique ou une couche de protection contre les radiations spatiales.  In an exemplary embodiment, the protective layer is a thermal protection layer or a protective layer against space radiation.
La présente invention vise également un véhicule équipé sur sa surface externe d'au moins une antenne telle que décrite plus haut.  The present invention also relates to a vehicle equipped on its outer surface with at least one antenna as described above.
Dans un exemple de réalisation, le véhicule comprend sur sa surface externe une pluralité d'antennes telles que décrites plus haut réparties uniformément sur cette surface. Dans un exemple de réalisation, le véhicule est un lanceur spatial ou un satellite. In an exemplary embodiment, the vehicle comprises on its outer surface a plurality of antennas as described above distributed uniformly on this surface. In an exemplary embodiment, the vehicle is a space launcher or a satellite.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :  Other features and advantages of the invention will emerge from the following description, given in a non-limiting manner, with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est une vue en section, schématique et partielle, d'un premier exemple d'antenne planaire selon l'invention, FIG. 1 is a schematic and partial sectional view of a first example of a planar antenna according to the invention,
- la figure 2 est une vue de dessus du premier exemple d'antenne planaire en transparence au travers de la couche de protection, FIG. 2 is a view from above of the first example of planar antenna in transparency through the protective layer,
- la figure 3 est une vue en perspective du premier exemple d'antenne du côté de la couche de protection, FIG. 3 is a perspective view of the first antenna example on the protective layer side,
- la figure 4 est une vue en perspective du premier exemple d'antenne du côté du plan de masse, FIG. 4 is a perspective view of the first antenna example on the ground plane side,
- la figure 5 représente, de manière schématique et partielle, un véhicule spatial équipé de deux antennes selon le premier exemple, et  FIG. 5 represents, schematically and partially, a space vehicle equipped with two antennas according to the first example, and
- les figures 6 à 8 représentent, de manière schématique et partielle, des variantes d'antennes planaires selon l'invention.  - Figures 6 to 8 show, schematically and partially, variants of planar antennas according to the invention.
Description détaillée de modes de réalisation Detailed description of embodiments
On a représenté aux figures 1 à 4 un premier exemple d'antenne planaire 1 selon l'invention.  FIGS. 1 to 4 show a first example of a planar antenna 1 according to the invention.
L'antenne planaire 1 comprend un substrat diélectrique 3 sur lequel est présent un élément d'antenne 5. Le substrat diélectrique 3 a une forme plane. Le substrat diélectrique 3 peut être en matériau composite, par exemple en polytétrafluoroéthène (PTFE) renforcé par du verre. Le substrat diélectrique 3 peut par exemple être un substrat commercialisé sous la référence TLC30 par la société Taconic. On a représenté dans cet exemple un substrat 3 monocouche mais on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque ce dernier est formé par une pluralité de couches empilées. L'épaisseur du substrat diélectrique 3 peut par exemple être inférieure ou égale à 5 mm, et par exemple être comprise entre 2 mm et 5 mm. The planar antenna 1 comprises a dielectric substrate 3 on which is present an antenna element 5. The dielectric substrate 3 has a planar shape. The dielectric substrate 3 may be made of a composite material, for example glass-reinforced polytetrafluoroethene (PTFE). The dielectric substrate 3 may for example be a substrate sold under the reference TLC30 by the company Taconic. There is shown in this example a monolayer substrate 3 but it is not beyond the scope of the invention when the latter is formed by a plurality of stacked layers. The thickness of the dielectric substrate 3 can for example be less than or equal to 5 mm, and for example be between 2 mm and 5 mm.
Le substrat diélectrique 3 peut présenter une pluralité d'ajours traversant 8 permettant chacun le passage d'un élément de fixation, tel qu'une vis. Les éléments de fixation permettent de fixer l'antenne 1 au véhicule spatial. Les ajours 8 peuvent être présents aux coins du substrat diélectrique 3, comme illustré à la figure 2.  The dielectric substrate 3 may have a plurality of through apertures 8 each permitting the passage of a fixing element, such as a screw. The fixing elements make it possible to fix the antenna 1 to the spacecraft. The openings 8 may be present at the corners of the dielectric substrate 3, as illustrated in FIG.
L'élément d'antenne 5 est formé par une métallisation, par exemple en cuivre. L'élément d'antenne 5 a une forme plane. L'épaisseur e5 de l'élément d'antenne 5 peut par exemple être inférieure ou égale à 40 pm, et par exemple être comprise entre 15 pm et 40 pm. L'élément d'antenne 5 est présent sur une première face Fl du substrat diélectrique 3. L'élément d'antenne 5 peut être au contact du substrat diélectrique 3. The antenna element 5 is formed by a metallization, for example copper. The antenna element 5 has a planar shape. The thickness e 5 of the antenna element 5 may for example be less than or equal to 40 μm, and for example be between 15 μm and 40 μm. The antenna element 5 is present on a first face F1 of the dielectric substrate 3. The antenna element 5 can be in contact with the dielectric substrate 3.
Comme illustré sur la figure 2, l'élément d'antenne 5 recouvre une partie seulement de la surface du substrat diélectrique 3. La figure 2 est une vue en transparence au travers de la couche de protection 9, laquelle peut être transparente ou opaque. La figure 1 est, quant à elle, une vue en section partielle montrant l'antenne 1 uniquement au niveau de la zone où l'élément d'antenne 5 est présent. Le substrat diélectrique 3 peut porter un unique élément d'antenne 5. L'élément d'antenne 5 peut recouvrir le barycentre du substrat diélectrique 3. Le barycentre du substrat diélectrique 3 peut être un centre de symétrie de ce substrat 3.  As illustrated in FIG. 2, the antenna element 5 covers only a portion of the surface of the dielectric substrate 3. FIG. 2 is a view in transparency through the protective layer 9, which may be transparent or opaque. Figure 1 is, in turn, a partial sectional view showing the antenna 1 only at the area where the antenna element 5 is present. The dielectric substrate 3 may carry a single antenna element 5. The antenna element 5 may cover the barycentre of the dielectric substrate 3. The barycentre of the dielectric substrate 3 may be a center of symmetry of this substrate 3.
Un plan de masse 12 est présent sur une deuxième face F2 du substrat diélectrique 3, opposée à la première face Fl. Le plan de masse 12 est formé par une métallisation, par exemple en cuivre.  A ground plane 12 is present on a second face F2 of the dielectric substrate 3, opposite to the first face F1. The ground plane 12 is formed by a metallization, for example copper.
Un connecteur 14 est présent sur la deuxième face F2 (représenté en figure 4, non représenté en figure 1). Un câble coaxial d'alimentation est destiné à être relié au connecteur 14. Le substrat diélectrique 3 peut présenter un perçage au travers duquel s'étend le conducteur central du connecteur lequel relie l'entrée du connecteur 14 à l'élément d'antenne 5 et lequel permet ainsi l'alimentation de cet élément d'antenne 5 (perçage et conducteur central électrique non représentés). L'élément d'antenne 5 est destiné à émettre un signal dans le spectre radiofréquence.  A connector 14 is present on the second face F2 (shown in Figure 4, not shown in Figure 1). A coaxial power cable is intended to be connected to the connector 14. The dielectric substrate 3 may have a bore through which the central conductor of the connector extends which connects the input of the connector 14 to the antenna element 5 and which thus allows the supply of this antenna element 5 (drilling and central electrical conductor not shown). The antenna element 5 is intended to emit a signal in the radiofrequency spectrum.
L'élément d'antenne 5 présente un centre de symétrie Cl. Le centre de symétrie Cl de l'élément d'antenne 5 peut se superposer au centre de symétrie du substrat diélectrique 3, ce qui est le cas dans l'exemple illustré. L'élément d'antenne 5 présente une zone 7 dépourvue de matière. L'élément d'antenne 5 peut présenter une unique zone 7 dépourvue de matière. Le centre de symétrie Cl est présent dans la zone 7 dépourvue de matière. La zone 7 dépourvue de matière ne présente pas de dépôt métallique. La zone 7 dépourvue de matière est symétrique par rapport au centre de symétrie Cl comme illustré. Lors de la fabrication, la surface du substrat diélectrique 3 peut être entièrement recouverte d'une métallisation. Puis, on réalise une élimination sélective de cette métallisation déposée dans la zone 7 et autour de l'élément rayonnant 5. L'élimination sélective effectuée peut être réalisée au travers d'ajours d'un masque superposé à la métallisation effectuée. The antenna element 5 has a center of symmetry C1. The center of symmetry Cl of the antenna element 5 can be superimposed on the center of symmetry of the dielectric substrate 3, which is the case in the illustrated example. The antenna element 5 has a zone 7 devoid of material. The antenna element 5 may have a single zone 7 devoid of material. The center of symmetry Cl is present in zone 7 devoid of material. Area 7 devoid of material does not have a metal deposit. Area 7 devoid of material is symmetrical with respect to the center of symmetry Cl as illustrated. During manufacture, the surface of the dielectric substrate 3 may be entirely covered with a metallization. Then, a selective elimination of this metallization deposited in the zone 7 and around the radiating element 5 is carried out. The selective elimination carried out can be carried out through openings of a mask superimposed on the metallization carried out.
La zone 7 dépourvue de matière peut avoir une forme polygonale, et par exemple une forme rectangulaire comme illustré. Dans une variante non illustrée, la zone dépourvue de matière est de forme carrée. La zone 7 dépourvue de matière peut être une fente, comme illustré. Comme indiqué plus haut, cette caractéristique permet d'obtenir un diagramme de rayonnement hémisphérique sur une bande de fréquence élargie par exemple d'environ 90 MHz de largeur. Le rapport entre la longueur L1 et la largeur L2 (L1/L2) de la zone 7 dépourvue de matière peut être supérieur ou égal à 5, par exemple à 10.  The zone 7 devoid of material may have a polygonal shape, and for example a rectangular shape as illustrated. In a variant not shown, the material-free zone is square. Area 7 devoid of material may be a slot, as illustrated. As indicated above, this characteristic makes it possible to obtain a hemispherical radiation pattern over an enlarged frequency band, for example approximately 90 MHz in width. The ratio between the length L1 and the width L2 (L1 / L2) of the zone 7 devoid of material may be greater than or equal to 5, for example 10.
L'élément d'antenne 5 peut présenter une forme polygonale, et présente ici une forme carrée. L'élément d'antenne 5 peut présenter des coins COI et C02 symétriques l'un de l'autre par rapport au centre de symétrie Cl. Les coins COI et C02 peuvent chacun former un sommet de l'élément d'antenne 5. Les coins COI et C02 peuvent chacun former un angle inférieur ou égal à 90°. Dans l'exemple illustré, les coins COI et C02 forment chacun un angle droit, égal à 90°.  The antenna element 5 may have a polygonal shape, and here has a square shape. The antenna element 5 may have corners COI and CO2 symmetrical to each other with respect to the center of symmetry Cl. The corners COI and CO2 may each form an apex of the antenna element 5. COI and C02 corners can each form an angle less than or equal to 90 °. In the example shown, the corners COI and CO2 each form a right angle, equal to 90 °.
Les coins COI et C02 peuvent être reliés par un premier axe XI. Le premier axe XI peut définir une diagonale de l'élément d'antenne 5. La zone 7 dépourvue de matière peut s'étendre le long d'un deuxième axe X2. Le deuxième axe X2 peut correspondre à l'axe longitudinal de la zone 7 dépourvue de matière. Le deuxième axe X2 peut former un angle inférieur ou égal à 5°, par exemple inférieur ou égal à 2°, avec le premier axe XI. En particulier, le deuxième axe X2 est, dans l'exemple illustré à la figure 1, colinéaire au premier axe XI mais on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque ce n'est pas le cas comme il sera décrit plus bas. The corners COI and CO2 can be connected by a first axis XI. The first axis XI may define a diagonal of the antenna element 5. The zone 7 devoid of material may extend along a second axis X2. The second axis X2 may correspond to the longitudinal axis of the zone 7 devoid of material. The second axis X2 may form an angle less than or equal to 5 °, for example less than or equal to 2 °, with the first axis XI. In particular, the second axis X2 is, in the example illustrated in FIG. Figure 1, collinear with the first axis XI but it is not beyond the scope of the invention when this is not the case as will be described below.
La couche de protection 9 recouvre l'élément d'antenne 5 afin de protéger ce dernier de l'environnement extérieur. La couche de protection 9 a une forme plane. La couche de protection 9 peut être en matériau diélectrique. La couche de protection 9 recouvre la première face Fl du substrat diélectrique 3. La couche de protection 9 peut recouvrir l'intégralité du substrat diélectrique 3 (voir figure 3). La couche de protection 9 peut être au contact de l'élément d'antenne 5 et du substrat diélectrique 3. Ainsi, l'antenne 1 peut ne pas présenter de cavité en son sein. L'épaisseur e9 de la couche de protection 9 peut être inférieure ou égale à 5 mm. The protective layer 9 covers the antenna element 5 to protect it from the outside environment. The protective layer 9 has a planar shape. The protective layer 9 may be of dielectric material. The protective layer 9 covers the first face F1 of the dielectric substrate 3. The protective layer 9 may cover the entire dielectric substrate 3 (see FIG. 3). The protective layer 9 may be in contact with the antenna element 5 and the dielectric substrate 3. Thus, the antenna 1 may not have a cavity therein. The thickness e 9 of the protective layer 9 may be less than or equal to 5 mm.
En particulier, la couche de protection 9 peut être une couche de protection thermique ou une couche de protection contre les radiations spatiales.  In particular, the protective layer 9 may be a thermal protection layer or a protective layer against space radiation.
La couche de protection thermique peut présenter une conductivité thermique, mesurée à 50°C, inférieure ou égale à 0,3 W.rrf 1.K 1, par exemple à 0,2 W.m^.K 1. A titre d'exemple de protection thermique utilisable, on peut citer le matériau commercialisé sous la référence « Norcoat 4000 » par la société ArianeGroup. The thermal protection layer may have a thermal conductivity, measured at 50 ° C., of less than or equal to 0.3 W.rrf 1 .K 1 , for example at 0.2 Wm ^ .K 1 . As an example of usable thermal protection, mention may be made of the material marketed under the reference "Norcoat 4000" by ArianeGroup.
Le matériau formant la couche de protection contre les radiations spatiales peut ne pas être dégradé après absorption d'une dose d'un rayonnement gamma supérieure ou égale à 10 000 Gray, par exemple à 15 000 Gray.  The material forming the protective layer against space radiation may not be degraded after absorption of a dose of gamma radiation greater than or equal to 10,000 Gray, for example 15,000 Gray.
A titre d'exemple de protection contre les radiations spatiales utilisable, on peut citer le matériau commercialisé sous la référence PEEK GF30 par la société Ensinger ou le polyimide 35N commercialisé par la société Arlon.  As an example of protection against space radiation usable, mention may be made of the material marketed under the reference PEEK GF30 by the company Ensinger or the polyimide 35N marketed by the company Arlon.
Lorsqu'elle équipe un lanceur spatial, il est avantageux de munir l'antenne d'une couche de protection thermique afin de protéger les éléments sous-jacents des hautes températures rencontrées en fonctionnement.  When it equips a space launcher, it is advantageous to provide the antenna with a thermal protection layer in order to protect the underlying elements from the high temperatures encountered during operation.
Lorsqu'elle équipe un satellite, il est avantageux de munir l'antenne d'une couche de protection contre les radiations spatiales afin de protéger les éléments sous-jacents de ces radiations en fonctionnement. On a représenté à la figure 5, de manière schématique, un véhicule spatial V équipé de deux antennes 1 selon le premier exemple. Selon un exemple, le substrat 3 est suffisamment flexible pour se conformer à la forme de la surface S du véhicule V. Il est ainsi possible dans ce cas de conférer au substrat 3 une courbure non nulle lors de son montage sur la surface S externe du véhicule V. L'antenne 1 est dans ce cas directement fixée à la surface S sans nécessiter de l'emploi d'une tôle supplémentaire d'adaptation à la courbure de la surface du véhicule spatial V. Le véhicule spatial V peut être un lanceur spatial ou un satellite. Le lanceur spatial peut permettre le positionnement d'un ou plusieurs satellites. When equipping a satellite, it is advantageous to provide the antenna with a layer of protection against space radiation in order to protect the elements underlying these radiations in operation. FIG. 5 schematically shows a space vehicle V equipped with two antennas 1 according to the first example. According to one example, the substrate 3 is sufficiently flexible to conform to the shape of the surface S of the vehicle V. It is thus possible in this case to give the substrate 3 a non-zero curvature when it is mounted on the outer surface S of the vehicle. V. The antenna 1 is in this case directly attached to the surface S without requiring the use of an additional sheet of adaptation to the curvature of the surface of the spacecraft V. The spacecraft V can be a launcher space or a satellite. The space launcher can allow the positioning of one or more satellites.
Les antennes 1 peuvent être réparties uniformément sur la surface du véhicule spatial V. Les antennes peuvent chacune occuper une même couverture angulaire.  The antennas 1 can be uniformly distributed over the surface of the spacecraft V. The antennas can each occupy the same angular coverage.
On a représenté à la figure 6 une variante d'élément d'antenne FIG. 6 shows an alternative antenna element
15. Selon cette variante, l'élément d'antenne 15 ne diffère de l'élément d'antenne 5 qu'en ce qu'il comprend des coins C03 et C04 symétriques par rapport au centre Cl de symétrie qui correspondent à des sommets tronqués. L'élément d'antenne 15 présente ici une forme carrée avec deux sommets tronqués C03 et C04. Les autres caractéristiques décrites plus haut dans le cadre de l'exemple des figures 1 à 4 restent applicables à cet exemple de réalisation. According to this variant, the antenna element 15 differs from the antenna element 5 only in that it comprises corners C03 and C04 symmetrical with respect to the center of symmetry C1 which correspond to truncated vertices. . The antenna element 15 here has a square shape with two truncated peaks C03 and C04. The other characteristics described above in the context of the example of Figures 1 to 4 remain applicable to this embodiment.
On a représenté à la figure 7 une autre variante d'élément d'antenne 25. Selon cette variante, l'élément d'antenne 25 ne diffère de l'élément d'antenne 5 qu'en ce que le deuxième axe X2 forme un angle non nul avec le premier axe XI, ici égal à 5°. Les autres caractéristiques décrites plus haut dans le cadre de l'exemple des figures 1 à 4 restent applicables à cet exemple de réalisation.  FIG. 7 shows another variant of antenna element 25. According to this variant, the antenna element 25 differs from the antenna element 5 only in that the second axis X2 forms an antenna element 25. non-zero angle with the first axis XI, here equal to 5 °. The other characteristics described above in the context of the example of Figures 1 to 4 remain applicable to this embodiment.
On a représenté à la figure 8 une autre variante d'élément d'antenne 35. Selon cette variante, l'élément d'antenne 35 ne diffère de l'élément d'antenne 5 qu'en ce qu'il présente une forme circulaire et non plus carrée. L'élément d'antenne pourrait avoir une autre forme comme une forme ovale, ou encore rectangulaire non carrée. Les autres caractéristiques décrites plus haut dans le cadre de l'exemple des figures 1 à 4 restent applicables à cet exemple de réalisation. L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes. Another variant of antenna element 35 is represented in FIG. 8. According to this variant, antenna element 35 differs from antenna element 5 only in that it has a circular shape. and no longer square. The antenna element could have another shape such as an oval shape, or rectangular non square. The other characteristics described above in the context of the example of Figures 1 to 4 remain applicable to this embodiment. The expression "understood between ... and ..." must be understood as including boundaries.

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne planaire (1) destinée à équiper un véhicule spatial (V), l'antenne comprenant : Planar antenna (1) intended to equip a space vehicle (V), the antenna comprising:
- un substrat diélectrique (3),  a dielectric substrate (3),
- un élément d'antenne rayonnant (5 ; 15 ; 25 ; 35) présent sur le substrat diélectrique, l'élément d'antenne rayonnant présentant un centre (Cl) de symétrie et une zone (7) dépourvue de matière, le centre de symétrie étant présent dans la zone dépourvue de matière, la zone dépourvue de matière étant une fente et ayant une forme rectangulaire, l'élément d'antenne présentant au moins deux coins (COI ; C02) symétriques l'un de l'autre par rapport au centre de symétrie, un premier axe (XI) reliant ces deux coins, et la zone dépourvue de matière s'étendant le long d'un deuxième axe (X2) formant un angle (a) inférieur ou égal à 5° avec le premier axe, et  a radiating antenna element (5; 15; 25; 35) present on the dielectric substrate, the radiating antenna element having a center (C1) of symmetry and a zone (7) devoid of material, the center of symmetry being present in the material-free area, the material-free area being a slit and having a rectangular shape, the antenna element having at least two corners (COI; C02) symmetrical to each other relative to each other; at the center of symmetry, a first axis (XI) connecting these two corners, and the zone devoid of material extending along a second axis (X2) forming an angle (a) less than or equal to 5 ° with the first axis, and
- une couche de protection (9) recouvrant l'élément d'antenne rayonnant.  a protective layer (9) covering the radiating antenna element.
2. Antenne (1) selon la revendication 1, dans laquelle l'épaisseur (e9) de la couche de protection (9) est inférieure ou égale à 5 mm. 2. Antenna (1) according to claim 1, wherein the thickness (e 9 ) of the protective layer (9) is less than or equal to 5 mm.
3. Antenne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle la couche de protection (9) est directement au contact de l'élément d'antenne (5) et du substrat diélectrique (3). 3. Antenna (1) according to any one of claims 1 or 2, wherein the protective layer (9) is directly in contact with the antenna element (5) and the dielectric substrate (3).
4. Antenne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la couche de protection (9) est une couche de protection thermique ou une couche de protection contre les radiations spatiales. 4. Antenna (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the protective layer (9) is a thermal protection layer or a protective layer against space radiation.
5. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le deuxième axe (X2) est colinéaire au premier axe (XI). 5. Antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the second axis (X2) is collinear with the first axis (XI).
6. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l'élément d'antenne (15) comprend deux sommets tronqués (C03 ; C04) symétriques par rapport au centre (Cl) de symétrie. 6. Antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the antenna element (15) comprises two truncated peaks (C03; C04) symmetrical with respect to the center (Cl) of symmetry.
7. Véhicule spatial (V) équipé sur sa surface externe (S) d'au moins une antenne (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 7. Spacecraft (V) equipped on its outer surface (S) with at least one antenna (1) according to any one of claims 1 to 6.
8. Véhicule spatial (V) selon la revendication 7, dans lequel le véhicule comprend sur sa surface externe (S) une pluralité d'antennes (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 réparties uniformément sur cette surface. 8. Spacecraft (V) according to claim 7, wherein the vehicle comprises on its outer surface (S) a plurality of antennas (1) according to any one of claims 1 to 6 uniformly distributed on this surface.
9. Véhicule spatial (V) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le véhicule est un lanceur spatial ou un satellite. The spacecraft (V) according to claim 7 or 8, wherein the vehicle is a space launcher or a satellite.
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