EP1568104A1

Multiple-beam antenna with photonic bandgap material

Abstract

A system includes a device for focusing electromagnetic waves, and a multiple-beam antenna. The antenna includes: a photonic bandgap material ( 20 ) having at least one band gap, at least one periodicity defect ( 36 ) of the photonic bandgap material so as to produce at least one narrow bandwidth within the bandgap material, and excitation elements ( 40 to 43 ) for transmitting and/or receiving electromagnetic waves within the at least one narrow bandwidth, the elements being arranged relative to one another so as to produce overlapping radiating spots.

Term

Term ended

Projected expiry passed 23 October 2023, 2.9 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Published
  4. Projected expiry
  5. Today

11 claims: 5 independent, 6 dependent

  1. 1
    Claims of equivalent WO 2004040694 A1 Translation of claims of equivalent WO 2004040694 A1 1. A system for transmitting and / or receiving electromagnetic waves comprising:REVENDICATIONS 1. Système d'émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques comportant : - un dispositif (62) apte à focaliser les ondes électromagnétiques émises et/ou reçues par le système sur un point focal, et - un émetteur et/ou récepteur d'ondes électromagnétiques placé sensiblement au point focal de manière à émettre et/ou recevoir lesdites ondes électromagnétiques, caractérisé : - en ce qu'il comporte une antenne multi-faisceaux (4), dont la surface extérieure rayonnante est sensiblement placée sur le point focal de manière à former ledit émetteur et/ou récepteur d'ondes électromagnétiques, - en ce que l'antenne comporte : a device (62) capable of focusing the electromagnetic waves emitted and / or received by the system on a focal point, and an emitter and / or receiver for electromagnetic waves placed substantially at the focal point so as to emit and / or receive said electromagnetic waves, characterized in that it comprises a multi-beam antenna (4), whose outer radiating surface is substantially placed on the focal point so as to form said emitter and / or receiver of electromagnetic waves, in that the antenna comprises: - un matériau BIP (20, 42, 172) (Bande d'Interdiction Photonique) apte à filtrer spatialement et fréquentiellement des ondes électromagnétiques, ce matériau BIP présentant au moins une bande non passante et formant une surface extérieure (38, 158) rayonnante en émission et/ou en réception, - au moins un défaut (36, 76, 78, 156, 180) de périodicité du matériau BIP de manière à créer au moins une bande passante étroite au sein de ladite au moins une bande non passante de ce matériau BIP, et - un dispositif d'excitation (40 à 43, 84, 86, 160, 162, 190) apte à émettre et/ou recevoir des ondes électromagnétiques à l'intérieur de ladite au moins une bande passante étroite créée par ledit au moins un défaut, ce dispositif d'excitation étant apte à travailler simultanément au moins autour d'une première et d'une seconde fréquences de travail distinctes, - en ce que le dispositif d'excitation comporte un premier et un second éléments d'excitation (40 à 43, 84, 86) distincts et indépendants l'un de l'autre, aptes chacun à émettre et/ou à recevoir des ondes électromagnétiques, le premier élément d'excitation étant apte à travailler à la première fréquence de travail et le second élément d'excitation étant apte à travailler à la seconde fréquence de travail, - en ce que le ou chaque défaut (36, 76, 78) de périodicité du matériau BIP forme une cavité (36, 76, 78) résonante à fuites présentant une hauteur constante dans une direction orthogonale à ladite surface extérieure rayonnante (38), et des dimensions latérales déterminées parallèles à ladite surface extérieure rayonnante, - en ce que la première et la seconde fréquences de travail sont aptes à exciter le même mode de résonance d'une cavité résonante à fuites (36, 76, 78), ce mode de résonance s'établissant de façon identique quelles que soient les dimensions latérales de la cavité, de manière à créer sur ladite surface extérieure respectivement une première et une seconde taches rayonnantes (46 à 49), chacune de ces taches rayonnantes représentant l'origine d'un faisceau d'ondes électromagnétiques rayonnées en émission et/ou en réception par l'antenne, - en ce que chacune des taches rayonnantes (46 à 49) présente un centre géométrique dont la position est fonction de la position de l'élément d'excitation qui lui donne naissance et dont la surface est supérieure à celle de l'élément rayonnant lui donnant naissance, et - en ce que le premier et le second éléments d'excitation (40 à 43, 84, 86) sont placés l'un par rapport à l'autre de manière à ce que la première et la seconde taches rayonnantes (46 à 49) soient disposées sur la surface extérieure (38) du matériau BIP l'une à côté de l'autre et se chevauchent partiellement. a BIP material (20, 42, 172) (Photonic Prohibition Band) capable of spatially and frequency filtering of electromagnetic waves, this BIP material having at least one non-conducting band and forming an outer surface (38, 158) radiating in transmission and / or in reception, at least one defect (36, 76 78 156 180) of periodicity of the BIP material so as to create at least a narrow bandwidth within said at least one non-pass band of this BIP material, and - an excitation device (40 to 43, 84, 86 160, 162 190) adapted to emit and / or receive electromagnetic waves within said at least one narrow bandwidth created by said at least one defect, this excitation device being able to work simultaneously at least around a first and a second second working frequency, in that the excitation device comprises a first and a second excitation element (40 to 43, 84, 86) distinct and independent of each other, each able to emit and / or receive electromagnetic waves, the first excitation element being able to work at the first working frequency and the second excitation element being able to work at the second working frequency, in that the or each defect (36, 76 78) of periodicity of the BIP material forms a cavity (36, 76 78) resonant leakage having a constant height in a direction orthogonal to said outer radiating surface (38), and determined lateral dimensions parallel to said outer radiating surface, in that the first and second working frequencies are able to excite the same resonance mode of a resonant leak cavity (36, 76 78) this resonance mode being established identically regardless of the lateral dimensions of the cavity, so as to create on said outer surface respectively a first and a second radiating spots (46 to 49), each of these radiating spots representing the origin of a beam of electromagnetic waves radiated in emission and / or reception by the antenna, in that each of the radiating spots (46 to 49) has a geometric center whose position is a function of the position of the excitation element which gives rise to it and whose surface is greater than that of the radiating element. giving birth, and in that the first and the second excitation elements (40 to 43, 84, 86) are arranged relative to one another so that the first and second radiating spots (46 to 49) are disposed on the outer surface (38) of the BIP material adjacent to the other and partially overlap.
  2. 4
    System according to one of the preceding claims, characterized in that:- each radiating spot (46 to 49) is substantially circular, the geometric center corresponding to a maximum of power transmitted and / or received and the periphery corresponding to a maximum of power transmitted and / or received equal to a fraction of the maximum power transmitted and / or received at its center, and - the distance, in a plane parallel to the outer surface, separating the geometric centers from the two excitation elements (40 to 43, 84, 86) is strictly less than the radius of the radiating spot produced by the first excitation element added to the radius of the radiating spot produced by the second excitation element. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - chaque tache rayonnante (46 à 49) est sensiblement circulaire, le centre géométrique correspondant à un maximum de puissance émise et/ou reçue et la périphérie correspondant à un maximum de puissance émise et/ou reçue égale à une fraction de la puissance maximale émise et/ou reçue en son centre, et - la distance, dans un plan parallèle à la surface extérieure, séparant les centres géométriques des deux éléments d'excitation (40 à 43, 84, 86) est strictement inférieure au rayon de la tache rayonnante produite par le premier élément d'excitation ajouté au rayon de la tache rayonnante produite par le second élément d'excitation.
  3. 5
    System according to any one of the preceding claims, characterized in that the geometric center of each radiating spot (46 to 49) is placed on the line orthogonal to said radiating outer surface (38) and passing through the geometric center of the element of excitement (40 to 43) giving birth to him. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le centre géométrique de chaque tache rayonnante (46 à 49) est placé sur la ligne orthogonale à ladite surface extérieure rayonnante (38) et passant par le centre géométrique de l'élément d'excitation (40 à 43) lui donnant naissance.
  4. 6
    System according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and the second excitation elements (40 to 43) are placed inside a same cavity (36). 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le second éléments d'excitation (40 à 43) sont placés à l'intérieur d'une même cavité (36).
  5. 10
    System according to any one of the preceding claims, characterized in that the or each cavity is of parallelepipedal shape. 10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque cavité est de forme parallélépipédique.