EP1554777B1 - Multibeam antenna with photonic bandgap material - Google Patents

Abstract

A multibeam antenna includes: a photonic bandgap material ( 20 ) having at least one band gap; at least one periodicity defect so as to produce at least one narrow bandwidth inside the at least one band gap of the photonic bandgap material, and excitation elements ( 50 to 43 ) for enabling electromagnetic waves to be received inside the at least one narrow bandwidth. The excitation elements are mutually arranged so as to generate radiating spots ( 46 to 49 ) partly overlapping on one surface of the photonic bandgap material.

Description

Translated fromFrench

L'invention concerne une antenne multi-faisceaux comportant :

• un matériau BIP (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 rayonnante en émission et/ou en réception,
• au moins un défaut 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 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.

The invention relates to a multi-beam antenna comprising:

• a BIP material (Photonic Prohibition Tape) capable of filtering spatially and frequency electromagnetic waves, this BIP material having at least one non-conducting band and forming an outer radiating surface in emission and / or reception,
• at least one periodicity defect 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 adapted to emit and / or receive electromagnetic waves within said at least one narrow bandwidth created by said at least one defect.

Les antennes multi-faisceaux sont très utilisées dans les applications spatiales et notamment dans des satellites géostationnaires pour émettre vers la surface terrestre et/ou recevoir des informations à partir de la surface terrestre. Elles comportent à cet effet plusieurs éléments rayonnants générant chacune un faisceau d'ondes électromagnétiques espacé des autres faisceaux. Ces éléments rayonnants sont, par exemple, placés à proximité du foyer d'une parabole formant réflecteur de faisceaux d'ondes électromagnétiques, la parabole et l'antenne multi-faisceaux étant logées dans un satellite géostationnaire. La parabole est destinée à diriger chaque faisceau sur une zone correspondante de la surface terrestre. Chaque zone de la surface terrestre éclairée par un faisceau de l'antenne multi-faisceaux est communément appelée une zone de couverture. Ainsi, chaque zone de couverture correspond à un élément rayonnant.Multi-beam antennas are widely used in space applications and especially in geostationary satellites to transmit to the earth's surface and / or receive information from the Earth's surface. They comprise for this purpose several radiating elements each generating a beam of electromagnetic waves spaced from the other beams. These radiating elements are, for example, placed near the focus of a parabola forming reflector of electromagnetic wave beams, the parabola and the multi-beam antenna being housed in a geostationary satellite. The parabola is intended to direct each beam on a corresponding area of the earth's surface. Each area of the Earth's surface illuminated by a beam of the multi-beam antenna is commonly referred to as a coverage area. Thus, each coverage area corresponds to a radiating element.

Actuellement, les éléments rayonnants utilisés sont connus sous le terme de "cornets" et l'antenne multi-faisceaux équipée de tels cornets est désignée sous le nom d'antenne à cornets. Chaque cornet produit une tache rayonnante sensiblement circulaire formant l'embase d'un faisceau conique rayonné en émission ou en réception. Ces cornets sont disposés les uns à côté des autres de manière à rapprocher le plus possible les taches rayonnantes les unes des autres.Currently, the radiating elements used are known as "horns" and the multi-beam antenna equipped with such horns is referred to as a horn antenna. Each horn produces a substantially circular radiating spot forming the base of a conical beam radiated emission or reception. These horns are arranged next to each other so as to bring as close as possible the radiant spots of each other.

La figure 1A représente schématiquement une antenne multi-faisceaux à cornets en vue de face dans laquelle sept carrés F1 à F7 indiquent l'encombrement de sept cornets disposés jointivement les uns aux autres. Sept cercles S1 à S7, inscrits chacun dans l'un des carrés F1 à F7, représentent les taches rayonnantes produites par les cornets correspondants. L'antenne de la figure 1A est placée au foyer d'une parabole d'un satellite géostationnaire destinée à émettre des informations sur le territoire français.FIG. 1A diagrammatically represents a multi-beam antenna with cornets in front view in which seven squares F1 to F7 indicate the bulk of seven cones arranged contiguously to one another. Seven circles S1 to S7, each inscribed in one of the squares F1 to F7, represent the radiating spots produced by the corresponding horns. The antenna of FIG. 1A is placed at the focus of a parabola of a geostationary satellite intended to transmit information on the French territory.

La figure 1B représente des zones C1 à C7 de couverture à -3 dB, correspondant chacune à une tache rayonnante de l'antenne de la figure 1A. Le centre de chaque cercle correspond à un point de la surface terrestre où la puissance reçue est maximale. Le pourtour de chaque cercle délimite une zone à l'intérieur de laquelle la puissance reçue sur la surface terrestre est supérieure à la moitié de la puissance maximale reçue au centre du cercle. Bien que les taches rayonnantes S1 à S7 soient pratiquement jointives, celles-ci produisent des zones de couverture à -3 dB disjointes les unes des autres. Les régions situées entre les zones de couverture à -3 dB sont appelées, ici, des trous de réception. Chaque trou de réception correspond donc à une région de la surface terrestre où la puissance reçue est inférieure à la moitié de la puissance maximale reçue. Dans ces trous de réception, la puissance reçue peut s'avérer insuffisante pour qu'un récepteur au sol puisse fonctionner correctement.Figure 1B shows areas C1 to C7 of coverage at -3 dB, each corresponding to a radiating spot of the antenna of Figure 1A. The center of each circle corresponds to a point on the earth's surface where the power received is maximum. The perimeter of each circle delimits an area within which the power received on the earth's surface is greater than half the maximum power received at the center of the circle. Although the radiating spots S1 to S7 are substantially contiguous, they produce cover areas at -3 dB disjoined from each other. The regions between the -3 dB coverage areas are referred to here as receiving holes. Each receiving hole therefore corresponds to a region of the earth's surface where the received power is less than half of the maximum power received. In these receiving holes, the received power may be insufficient for a receiver floor to function properly.

Pour résoudre ce problème de trou de réception, il a été proposé de chevaucher entre elles les taches rayonnantes de l'antenne multi-faisceaux. Une vue de face partielle d'une telle antenne multi-faisceaux comportant plusieurs taches rayonnantes se chevauchant est illustrée à la figure 2A. Sur cette figure, seules deux taches rayonnantes SR1 et SR2 ont été représentées. Chaque tache rayonnante est produite à partir de sept sources de rayonnement indépendantes et distinctes les unes des autres. La tache rayonnante SR1 est formée à partir des sources de rayonnement SdR1 à SdR7 disposées jointivement les unes à côtés des autres. Une tache rayonnante SR2 est produite à partir des sources de rayonnement SdR1, SdR2, SdR3 et SdR7 et de sources de rayonnement SdR8 à SdR10. Les sources de rayonnement SdR1 à SdR7 sont propres à travailler à une première fréquence de travail pour créer un premier faisceau d'ondes électromagnétiques sensiblement uniforme à cette première fréquence. Les sources de rayonnement SdR1 à SdR3 et SdR7 à SdR10 sont propres à travailler à une seconde fréquence de travail de manière à créer un second faisceau d'ondes électromagnétiques, sensiblement uniforme à cette seconde fréquence de travail. Ainsi, les sources de rayonnement SdR1 à SdR3 et SdR7 sont aptes à travailler simultanément à la première et à la seconde fréquences de travail. La première et la seconde fréquences de travail sont différentes l'une de l'autre de manière à limiter les interférences entre le premier et le second faisceaux produits.To solve this reception hole problem, it has been proposed to overlap the radiating spots of the multi-beam antenna with each other. A partial front view of such a multi-beam antenna having a plurality of overlapping radiating spots is illustrated in Figure 2A. In this figure, only two radiating spots SR1 and SR2 have been represented. Each radiant spot is produced from seven independent and distinct radiation sources. The radiating spot SR1 is formed from the SdR1 to SdR7 radiation sources arranged contiguously next to one another. A radiating spot SR2 is produced from SdR1, SdR2, SdR3 and SdR7 radiation sources and from SdR8 to SdR10 radiation sources. The SdR1 to SdR7 radiation sources are suitable for working at a first working frequency for creating a first substantially uniform electromagnetic wave beam at this first frequency. The sources of radiation SdR1 to SdR3 and SdR7 to SdR10 are adapted to work at a second working frequency so as to create a second electromagnetic wave beam, substantially uniform at this second working frequency. Thus, the sources of radiation SdR1 to SdR3 and SdR7 are able to work simultaneously at the first and second working frequencies. The first and second working frequencies are different from each other so as to limit interference between the first and second beams produced.

Ainsi, dans une telle antenne multi-faisceaux, des sources de rayonnement, telles que les sources de rayonnement SdR1 à 3, sont utilisées à la fois pour créer la tache rayonnante SR1 et la tache rayonnante SR2, ce qui produit un chevauchement de ces deux taches rayonnantes SR1 et SR2. Une illustration de la disposition des zones de couverture à -3 dB créées par une antenne multi-faisceaux présentant des taches rayonnantes chevauchées est représentée sur la figure 2B. Une telle antenne permet de réduire considérablement les trous de réception, voire même de les faire disparaître. Toutefois, en partie à cause du fait qu'une tache rayonnante est formée à partir de plusieurs sources de rayonnement indépendantes et distinctes les unes des autres, dont au moins certaines sont également utilisées pour d'autres taches rayonnantes, cette antenne multi-faisceaux est plus complexe à commander que les antennes à cornets classiques.Thus, in such a multi-beam antenna, radiation sources, such as SdR1-3 radiation sources, are used both to create the SR1 radiating spot and the SR2 radiating spot, thereby producing an overlap of these two. radiating spots SR1 and SR2. An illustration of the arrangement of the -3 dB coverage areas created by a multi-beam antenna with overlapping radiating spots is shown in Figure 2B. Such an antenna can significantly reduce the receiving holes, or even make them disappear. However, in part because of the fact that a radiating spot is formed from several independent and distinct radiation sources, at least some of which are also used for other radiating spots, this multi-beam antenna is more complex to order than conventional horn antennas.

L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant une antenne multi-faisceaux à taches rayonnantes chevauchées plus simple.The aim of the invention is to remedy this drawback by proposing a simpler overlapping multi-beam antenna with radiating spots.

Elle a donc pour objet une antenne telle que définie plus haut, caractérisée :

• en ce que le dispositif d'excitation est 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 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 de périodicité du matériau BIP forme une cavité résonante à fuites présentant une hauteur constante dans une direction orthogonale à ladite surface extérieure rayonnante 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, ce mode dé 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, 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 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 sont placés l'un par rapport à l'autre de manière à ce que la première et la seconde taches rayonnantes soient disposées sur la surface extérieure du matériau BIP l'une à côté de l'autre et se chevauchent partiellement.

It therefore relates to an antenna as defined above, characterized:

• in that the excitation device is able to work simultaneously at least around a first and a second different working frequency,
• in that the excitation device comprises a first and a second excitation element that are distinct and independent of one another, each capable of transmitting and / or receiving electromagnetic waves, the first excitation element being capable of 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 periodicity defect of the BIP material forms a leak resonant cavity having a constant height in a direction orthogonal to said outer radiating surface and determined lateral dimensions parallel to said radiating outer surface;
• in that the first and second working frequencies are able to excite the same resonance mode of a resonant leak cavity, this resonance mode being established in an identical manner whatever the lateral dimensions of the cavity, so as to creating on said outer surface respectively a first and a second radiating spots, each of these radiating spots representing the origin of a beam of electromagnetic waves radiated in transmission and / or reception by the antenna;
• in that each of the radiating spots 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 rise to it, and
• in that the first and second excitation elements are placed relative to one another so that the first and second radiating spots are arranged on the outer surface of the BIP material next to each other. the other and overlap partially.

Dans l'antenne multi-faisceaux décrite ci-dessus, chaque élément d'excitation produit une seule tache rayonnante formant l'embase ou section droite à l'origine d'un faisceau d'ondes électromagnétiques. Ainsi, de ce point de vue là, cette antenne est comparable avec les antennes à cornets conventionnelles où un cornet produit une seule tache rayonnante. La commande de cette antenne est donc similaire à celle d'une antenne à cornets conventionnelle. De plus, les éléments d'excitation sont placés de manière à chevaucher les taches rayonnantes. Cette antenne présente donc les avantages d'une antenne multi-faisceaux à taches rayonnantes chevauchées sans que la complexité de la commande des éléments d'excitation ait été accrue par rapport à celle des antennes multi-faisceaux à cornets.In the multi-beam antenna described above, each excitation element produces a single radiating spot forming the base or cross-section at the origin of an electromagnetic wave beam. Thus, from this point of view, this antenna is comparable with conventional horn antennas where a horn produces a single radiating spot. The control of this antenna is therefore similar to that of a conventional horn antenna. In addition, the excitation elements are placed so as to overlap the radiating spots. This antenna thus has the advantages of a multi-beam antenna with overlapping radiating spots without the complexity of the control of the excitation elements has been increased compared to that of multi-beam horn antennas.

Suivant d'autres caractéristiques d'une antenne multi-faisceaux conforme à l'invention :

• chaque tache rayonnante est sensiblement circulaire, le centre géométrique correspondant à un maximum de puissance émise et/ou reçue et la périphérie correspondant à une 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, 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,
• le centre géométrique de chaque tache rayonnante est placé sur la ligne orthogonale à ladite surface extérieure rayonnante et passant par le centre géométrique de l'élément d'excitation lui donnant naissance,
• le premier et le second éléments d'excitation sont placés à l'intérieur d'une même cavité,
• la première et la seconde fréquences de travail sont situées à l'intérieur de la même bande passante étroite créée par cette même cavité,
• le premier et le second éléments d'excitation sont placés chacun à l'intérieur de cavités résonantes distinctes, et la première et la seconde fréquences de travail sont aptes à exciter chacune un mode de résonance indépendant des dimensions latérales de leur cavité respective,
• un plan réflecteur de rayonnement électromagnétique associé au matériau BIP, ce plan réflecteur étant déformé de manière à former lesdites cavités distinctes,
• la ou chaque cavité est de forme parallélépipédique.

According to other characteristics of a multi-beam antenna according to the invention:

• each radiating spot is substantially circular, the geometric center corresponding to a maximum of transmitted and / or received power and the periphery corresponding to an emitted and / or received power equal to a fraction of the maximum power emitted 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, 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,
• the geometric center of each radiating spot is placed on the line orthogonal to said radiating outer surface and passing through the geometric center of the excitation element giving rise to it,
• the first and the second excitation elements are placed inside the same cavity,
• the first and second working frequencies are located within the same narrow bandwidth created by the same cavity,
• the first and second excitation elements are each placed inside distinct resonant cavities, and the first and second working frequencies are each able to excite a resonance mode independent of the lateral dimensions of their respective cavity,
• a reflective plane of electromagnetic radiation associated with the BIP material, this reflective plane being deformed so as to form said distinct cavities,
• the or each cavity is of parallelepipedal shape.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins, sur lesquels :

• les figures 1A, 1B, 2A et 2B représentent des antennes multi-faisceaux connues ainsi que les zones de couverture résultantes ;
• la figure 3 est une vue en perspective d'une antenne multi-faisceaux conforme à l'invention ;
• la figure 4 est un graphique représentant le coefficient de transmission de l'antenne de la figure 3 ;
• la figure 5 est un graphique représentant le diagramme de rayonnement de l'antenne de la figure 3 ;
• la figure 6 représente un deuxième mode de réalisation d'une antenne multi-faisceaux conforme à l'invention ;
• la figure 7 représente le coefficient de transmission de l'antenne de la figure 6 ; et
• 4a figure 8 représente un troisième mode de réalisation d'une antenne multi-faisceaux conforme à l'invention.
• la figure 9 est une illustration d'une antenne semi-cylindrique conforme à l'invention.

The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and with reference to the drawings, in which:

• FIGS. 1A, 1B, 2A and 2B show known multi-beam antennas as well as the resulting coverage areas;
• Figure 3 is a perspective view of a multi-beam antenna according to the invention;
• Fig. 4 is a graph showing the transmission coefficient of the antenna of Fig. 3;
• Fig. 5 is a graph showing the radiation pattern of the antenna of Fig. 3;
• FIG. 6 represents a second embodiment of a multi-beam antenna according to the invention;
• Figure 7 shows the transmission coefficient of the antenna of Figure 6; and
• 4a shows a third embodiment of a multi-beam antenna according to the invention.
• Figure 9 is an illustration of a semicylindrical antenna according to the invention.

La figure 3 représente une antenne multi-faisceaux 4. Cette antenne 4 est formée d'un matériau 20 à bande d'interdiction photonique ou matériau BIP associé à un plan métallique 22 réflecteur d'ondes électromagnétiques:FIG. 3 represents amulti-beam antenna 4. Thisantenna 4 is formed of a photonic ban band material or BIP material associated with ametallic plane 22 reflecting electromagnetic waves:

Les matériaux BIP sont connus et la conception d'un matériau BIP tel que le matériau 20 est, par exemple, décrite dans la demande de brevet FR 99 14521. Ainsi, seules les caractéristiques spécifiques de l'antenne 4 par rapport à cet état de la technique seront décrites ici en détail.The BIP materials are known and the design of a BIP material such as thematerial 20 is, for example, described in the patent application FR 99 14521. Thus, only the specific characteristics of theantenna 4 with respect to this state of the art. the technique will be described here in detail.

Il est rappelé qu'un matériau BIP est un matériau qui possède la propriété d'absorber certaines gammes de fréquences, c'est-à-dire d'interdire toute transmission dans lesdites gammes de fréquences précitées. Ces gammes de fréquences forment ce qu'il est appelé ici une bande non passante.It is recalled that a BIP material is a material which has the property of absorbing certain frequency ranges, that is to say of prohibiting any transmission in said aforementioned frequency ranges. These frequency ranges form what is called here a non-conducting band.

Une bande non passante B du matériau 20 est illustrée à la figure 4. Cette figure 4 représente une courbe représentant les variations du coefficient de transmission exprimé en décibels en fonction de la fréquence de l'onde électromagnétique émise ou reçue: Ce coefficient de transmission est représentatif de l'énergie transmise d'un côté du matériau BIP par rapport à l'énergie reçue de l'autre côté. Dans le cas du matériau 20, la bande non passante B ou bande d'absorption B s'étend sensiblement de 7 GHz à 17 GHz.A non-conducting band B of thematerial 20 is illustrated in FIG. 4. This FIG. 4 represents a curve representing the variations of the transmission coefficient expressed in decibels as a function of the frequency of the emitted or received electromagnetic wave: this transmission coefficient is representative of the energy transmitted on one side of the BIP material with respect to the energy received on the other side. In the case of thematerial 20, the non-conducting band B or absorption band B extends substantially from 7 GHz to 17 GHz.

La position et la largeur de cette bande non passante B est uniquement fonction des propriétés et des caractéristiques du matériau BIP.The position and width of this non-conducting band B depends solely on the properties and characteristics of the BIP material.

Le matériau BIP est généralement constitué d'un arrangement périodique de diélectrique de permittivité et/ou de perméabilité variable. Ici, le matériau 20 est formé à partir de deux lames 30, 32 réalisées dans un premier matériau magnétique tel que de l'alumine et de deux lames 34 et 36 formées dans un second matériau magnétique tel que de l'air. La lame 34 est interposée entre les lames 30 et 32, tandis que la lame 36 est interposée entre la lame 32 et le plan réflecteur 22. La lame 30 est disposée à une extrémité de cet empilement de lames. Elle présente une surface extérieure 38 à l'opposé de sa surface en contact avec la lame 34. Cette surface 38 forme une surface rayonnante en émission et/ou en réception.The BIP material generally consists of a periodic arrangement of dielectric permittivity and / or variable permeability. Here, thematerial 20 is formed from twoblades 30, 32 made of a first magnetic material such as alumina and twoblades 34 and 36 formed in a second magnetic material such as air. Theblade 34 is interposed between theblades 30 and 32, while theblade 36 is interposed between theblade 32 and thereflector plane 22. Theblade 30 is disposed at one end of this stack of blades. It has anouter surface 38 opposite its surface in contact with theblade 34. Thissurface 38 forms a radiating surface in emission and / or reception.

De façon connue, l'introduction d'une rupture dans cette périodicité géométrique et/ou radioélectrique, rupture encore appelée défaut, permet d'engendrer un défaut d'absorption et donc la création d'une bande passante étroite au sein de la bande non passante du matériau BIP. Le matériau est, dans ces conditions, désigné par matériau BIP à défauts.In a known manner, the introduction of a break in this geometric and / or radio frequency periodicity, a break that is also called a defect, makes it possible to generate an absorption defect and therefore the creation of a narrow bandwidth within the non-magnetic band. passing through the BIP material. Under these conditions, the material is referred to as defective BIP material.

Ici, une rupture de périodicité géométrique est créée en choisissant la hauteur ou épaisseur H de la lame 36 supérieure à celle de la lame 34. De façon connue, et de manière à créer une bande passante étroite E (figure 4) sensiblement au milieu de la bande passante B, cette hauteur H est définie par la relation suivante :$$\mathrm{H}=0,5\times \mathrm{\lambda }/\sqrt{{\epsilon }_r\times {\mu }_r}$$

où:

• λ est la longueur d'onde correspondant à la fréquence médiane f_m de la bande passante E,
• ε_r est la permittivité relative de l'air, et
• µ_r est la perméabilité relative de l'air.

Here, a break in geometric periodicity is created by choosing the height or thickness H of theblade 36 greater than that of theblade 34. In known manner, and so as to create a narrow band E (Figure 4) substantially in the middle of the bandwidth B, this height H is defined by the following relation:$$\mathrm{H}=0,5\times \mathrm{\lambda }/\sqrt{{\epsilon }_r\times {\mu }_r}$$

or:

• λ is the wavelength corresponding to the median frequency f_m of the bandwidth E,
• ε_r is the relative permittivity of the air, and
• μ_r is the relative permeability of the air.

Ici, la fréquence médiane f_m est sensiblement égale à 12 GHz.Here, the median frequency f_m is substantially equal to 12 GHz.

La lame 36 forme une cavité résonante parallélépipédique à fuites dont la hauteur H est constante et dont les dimensions latérales sont définies par les dimensions latérales du matériau BIP 20 et du réflecteur 22. Ces lames 30 et 32, ainsi que le plan réflecteur 22, sont rectangulaires et de dimensions latérales identiques. Ici, ces dimensions latérales sont choisies de manière à être plusieurs fois plus grandes que le rayon R défini par la formule empirique suivante :$${\mathrm{G}}_{\mathrm{d}\mathrm{B}}\ge 20\log \frac{\pi \Phi }{\lambda }-2,5.$$

où:

• G_dB est le gain en décibels souhaité pour l'antenne,
• Φ=2 R,
• λ est la longueur d'onde correspondant à la fréquence médiane f_m

Theblade 36 forms a parallelepipedal resonant cavity with leaks whose height H is constant and whose lateral dimensions are defined by the lateral dimensions of theBIP material 20 and thereflector 22. Theseblades 30 and 32, as well as thereflective plane 22, are rectangular and of identical lateral dimensions. Here, these lateral dimensions are chosen so as to be several times larger than the radius R defined by the following empirical formula:$${\mathrm{BOY\; WUT}}_{\mathrm{d}\mathrm{B}}\ge 20\log \frac{\pi \Phi }{\lambda }-\mathrm{two},5.$$

or:

• G_dB is the gain in decibels desired for the antenna,
• Φ = 2 R,
• λ is the wavelength corresponding to the median frequency f_m

A titre d'exemple, pour un gain de 20 dB, le rayon R est sensiblement égal à 2.15 λ.For example, for a gain of 20 dB, the radius R is substantially equal to 2.15 λ.

De façon connue, une telle cavité résonante parallélépipédique présente plusieurs familles de fréquences de résonance. Chaque famille de fréquences de résonance est formée par une fréquence fondamentale et ses harmoniques ou multiples entiers de la fréquence fondamentale. Chaque fréquence de résonance d'une même famille excite le même mode de résonance de la cavité. Ces mode de résonance sont connus sous les termes de modes de résonance TM₀, TM₁, ..., TM_i, .... Ces modes de résonance sont décrits plus en détail dans le document de F. Cardiol, "Electromagnétisme, traité d'Electricité, d'Electronique et d'Electrotechnique", Ed. Dunod, 1987.In known manner, such a parallelepiped resonant cavity has several families of resonant frequencies. Each family of resonance frequencies is formed by a fundamental frequency and its harmonics or integer multiples of the fundamental frequency. Each resonance frequency of the same family excites the same mode of resonance of the cavity. These resonance modes are known under the terms resonance modes TM₀ , TM₁ ,..., TM_i , .... These modes of resonance are described in more detail in the document by F. Cardiol, "Electromagnetism, Electricity, Electronics and Electrical Engineering ", Ed. Dunod, 1987.

Il est rappelé ici que le mode de résonance TM₀ est susceptible d'être excité par une gamme de fréquences d'excitation voisine d'une fréquence fondamentale f_m0. De façon similaire, chaque mode TM_i est susceptible d'être excité par une gamme de fréquences d'excitation voisine d'une fréquence fondamentale f_mi. Chaque mode de résonance correspond à un diagramme de rayonnement de l'antenne particulier et à une tache rayonnante en émission et/ou en réception formée sur la surface extérieure 38. La tache rayonnante est ici la zone de la surface extérieure 38 contenant l'ensemble des points où la puissance rayonnée en émission et/ou en réception est supérieure ou égale à la moitié de la puissance maximale rayonnée à partir de cette surface extérieure par l'antenne 4. Chaque tache rayonnante admet un centre géométrique correspondant au point où la puissance rayonnée est sensiblement égale à la puissance rayonnée maximale.It is recalled here that the resonance mode TM₀ is likely to be excited by a range of excitation frequencies close to a fundamental frequency f_m0 . Similarly, each TM_i mode is likely to be excited by a range of excitation frequencies close to a fundamental frequency f_mi . Each resonance mode corresponds to a radiation pattern of the particular antenna and to a radiating spot in emission and / or reception formed on theouter surface 38. The radiating spot is here the area of theouter surface 38 containing the entire points where the radiated power in emission and / or in reception is greater than or equal to half of the maximum power radiated from this external surface by theantenna 4. Each radiating spot has a geometrical center corresponding to the point where the power radiated is substantially equal to the maximum radiated power.

Dans le cas du mode de résonance TM₀, cette tache rayonnante s'inscrit dans un cercle dont le diamètre φ est donné par la formule (1). Pour le mode de résonance TM₀, le diagramme de rayonnement est ici fortement directif le long d'une direction perpendiculaire à la surface extérieure 38 et passant par le centre géométrique de la tache rayonnante. Le diagramme de rayonnement correspondant au mode de résonance TM₀ est illustré sur la figure 5.In the case of the TM₀ resonance mode, this radiating spot is part of a circle whose diameter φ is given by the formula (1). For the resonance mode TM₀ , the radiation pattern is here highly directional along a direction perpendicular to theouter surface 38 and passing through the geometric center of the radiating spot. The radiation pattern corresponding to the TM₀ resonance mode is illustrated in FIG. 5.

Les fréquences f_mi sont placées à l'intérieur de la bande passante étroite E.The frequencies f_mi are placed inside the narrow bandwidth E.

Finalement, quatre éléments d'excitation 40 à 43 sont placés les uns à côté des autres dans la cavité 36 sur lé plan réflecteur 22. Dans l'exemple décrit ici, les centres géométriques de ces éléments d'excitation sont placés aux quatre angles d'un losange dont les dimensions des côtés sont strictement inférieures à 2R.Finally, fourexcitation elements 40 to 43 are placed next to one another in thecavity 36 on thereflector plane 22. In the example described here, the geometric centers of these excitation elements are placed at the four angles a rhombus whose dimensions of the sides are strictly smaller than 2R.

Chacun de ces éléments d'excitation est apte à émettre et/ou recevoir une onde électromagnétique à une fréquence de travail f_Ti différente de celle des autres éléments d'excitation. Ici, la fréquence f_Ti de chaque élément d'excitation est voisine de f_mo de manière à exciter le mode de résonance TM₀ de la cavité 36. Ces éléments d'excitation 40 à 43 sont raccordés à un générateur/récepteur 45 classique de signaux électriques destinés à être transformés par chaque élément d'excitation en une onde électromagnétique et vice-versa.Each of these excitation elements is able to emit and / or receive an electromagnetic wave at a working frequency f_Ti different from that of the other excitation elements. Here, the frequency f_Ti of each excitation element is close to f_mo so as to excite the resonance mode TM₀ of thecavity 36. Theseexcitation elements 40 to 43 are connected to a conventional generator /receiver 45 of FIG. electrical signals to be transformed by each excitation element into an electromagnetic wave and vice versa.

Ces éléments d'excitation sont, par exemple, constitués par un dipôle rayonnant, une fente rayonnant, une sonde plaque ou un patch rayonnants. L'encombrement latéral de chaque élément rayonnant, c'est-à-dire dans un plan parallèle à la surface extérieure 38, est strictement inférieur à la surface de la tache rayonnante à laquelle il donne naissance.These excitation elements are, for example, constituted by a radiating dipole, a radiating slot, a plate probe or a radiating patch. The lateral bulk of each radiating element, that is to say in a plane parallel to theouter surface 38, is strictly smaller than the surface of the radiating spot to which it gives rise.

Le fonctionnement de l'antenne de la figure 3 va maintenant être décrit.The operation of the antenna of Figure 3 will now be described.

En émission, l'élément d'excitation 40, activé par le générateur/récepteur 45, émet une onde électromagnétique à une fréquence de travail f_T0 et excite le mode de résonance TM₀ de la cavité 36. Les autres éléments rayonnants 41 à 43 sont, par exemple, simultanément activés par le générateur/récepteur 45 et font de même respectivement aux fréquences de travail f_T1, f_T2 et f_T3.In transmission, theexcitation element 40, activated by the generator /receiver 45, emits an electromagnetic wave at a working frequency f_T0 and excites the resonance mode TM₀ of thecavity 36. radiatingelements 41 to 43 are, for example, simultaneously activated by the generator /receiver 45 and likewise respectively at the working frequencies f_T1 , f_T2 and f_T3 .

Il a été découvert que, pour le mode de résonance TM₀, la tache rayonnante et le diagramme de rayonnement correspondant sont indépendants des dimensions latérales de la cavité 36. En effet, le mode de résonance TM₀ n'est fonction que de l'épaisseur et de la nature des matériaux de chacune des lames 30 à 36 et s'établit indépendamment des dimensions latérales de la cavité 36 lorsque celles-ci sont plusieurs fois supérieures au rayon R défini précédemment. Ainsi, plusieurs modes de résonance TM₀ peuvent s'établir simultanément l'un à côté de l'autre et donc générer simultanément plusieurs taches rayonnantes disposées les unes à côté des autres. C'est ce qui se produit lorsque les éléments d'excitation 40 à 43 excitent, chacun en des points différents de l'espace, le même mode de résonance. Par conséquent, l'excitation par l'élément d'excitation 40 du mode de résonance TM₀ se traduit par l'apparition d'une tache rayonnante 46 sensiblement circulaire et dont le centre géométrique est placé à la verticale du centre géométrique de l'élément 40. De façon similaire, l'excitation par les éléments 41 à 43 du mode de résonance TM₀ se traduit par l'apparition, à la verticale du centre géométrique de chacun de ces éléments, respectivement de taches rayonnantes 47 à 49. Le centre géométrique de l'élément 40 étant à une distance strictement inférieure à 2R du centre géométrique des éléments 41 et 43, la tache rayonnante 46 chevauche en partie les taches rayonnantes 47 et 49 correspondant respectivement aux éléments rayonnants 41 et 43. Pour les mêmes raisons, la tache rayonnante 49 chevauche en partie les taches rayonnantes 46 et 48, la tache rayonnante 48 chevauche en partie les taches rayonnantes 49 et 47 et la tache rayonnante 47 chevauche en partie les taches rayonnantes 46 et 48.It has been found that, for the resonance mode TM₀ , the radiating spot and the corresponding radiation pattern are independent of the lateral dimensions of thecavity 36. Indeed, the resonance mode TM₀ is only a function of the thickness and the nature of the materials of each of theblades 30 to 36 and is established independently of the lateral dimensions of thecavity 36 when they are several times greater than the radius R defined above. Thus, several TM₀ resonance modes can be established simultaneously next to each other and thus simultaneously generate several radiating spots arranged next to each other. This is what happens when theexcitation elements 40 to 43 excite, each at different points of space, the same mode of resonance. Consequently, the excitation by theexcitation element 40 of the resonance mode TM₀ results in the appearance of aradiant spot 46 that is substantially circular and whose geometric center is placed vertically above the geometric center of theelement 40. Similarly, excitation by theelements 41 to 43 of the TM₀ resonance mode results in the appearance, at the vertical of the geometric center of each of these elements, respectively of radiatingspots 47 to 49. geometric center of theelement 40 being at a distance strictly less than 2R of the geometric center of theelements 41 and 43, the radiatingspot 46 partially overlaps the radiating spots 47 and 49 respectively corresponding to the radiatingelements 41 and 43. For the same reasons , the radiatingspot 49 partially overlaps the radiating spots 46 and 48, the radiatingspot 48 partly overlaps the radiating spots 49 and 47 and the radiatingspot 47 overlaps with the radiating spots 49 and 47 n partradiant spots 46 and 48.

Chaque tache rayonnante correspond à l'embase ou section droite à l'origine d'un faisceau d'ondes électromagnétiques rayonné. Ainsi, cette antenne fonctionne de façon similaire aux antennes multi-faisceaux à taches rayonnantes chevauchées connues.Each radiating spot corresponds to the base or cross section at the origin of a radiated electromagnetic wave beam. Thus, this antenna operates in a manner similar to the known overlapping multi-beam radiating beam antennas.

Le fonctionnement de l'antenne en réception, découle de celui décrit en émission. Ainsi, par exemple, si une onde électromagnétique est émise vers la tache rayonnante 46, celle-ci est reçue dans la surface correspondant à la tache 46. Si l'onde reçue est à une fréquence comprise dans la bande passante étroite E, elle n'est pas absorbée par le matériau BIP 20 et elle est reçue par l'élément d'excitation 40. Chaque onde électromagnétique reçue par un élément d'excitation est transmise sous forme d'un signal électrique au générateur/récepteur 45.The operation of the antenna in reception, follows from that described in emission. So, for example, if an electromagnetic wave is emitted towards the radiatingspot 46, it is received in the surface corresponding to thespot 46. If the received wave is at a frequency in the narrow bandwidth E, it is not absorbed by theBIP material 20 and is received by theexcitation element 40. Each electromagnetic wave received by an excitation element is transmitted in the form of an electrical signal to the generator /receiver 45.

La figure 6 représente une antenne 70 réalisée à partir d'un matériau BIP 72 et d'un réflecteur 74 d'ondes électromagnétiques et la figure 7 l'évolution du coefficient de transmission de cette antenne en fonction de la fréquence.FIG. 6 represents anantenna 70 made from a BIP material 72 and areflector 74 of electromagnetic waves, and FIG. 7 shows the evolution of the transmission coefficient of this antenna as a function of frequency.

Le matériau BIP 72 est, par exemple, identique au matériau BIP 20 et présente la même bande non passante B (figure 7). Les lames formant ce matériau BIP déjà décrites en regard de la figure 3 portent les mêmes références numériques.The BIP material 72 is, for example, identical to theBIP material 20 and has the same non-conducting band B (FIG. 7). The blades forming this BIP material already described with reference to FIG. 3 bear the same numerical references.

Le réflecteur 74 est formé, par exemple, à partir du plan réflecteur 22 déformé de manière à diviser la cavité 36 en deux cavités résonantes 76 et 78 de hauteurs différentes. La hauteur constante H₁ de la cavité 76 est déterminée de manière à placer, au sein de la bande non passante B, une bande passante étroite E₁ (figure 7), par exemple, autour de la fréquence de 10 GHz. De façon similaire, la hauteur H₂ de la cavité résonante 78 est déterminée pour placer, au sein de la même bande non passante B, une bande passante étroite E₂ (figure 7), par exemple centrée autour de 14 GHz. Le réflecteur 74 se compose ici de deux demi-plans réflecteurs 80 et 82 disposés en gradins et reliés électriquement l'un à l'autre. Le demi-plan réflecteur 80 est parallèle à la lame 32 et espacé de celle-ci de la hauteur H₁. Le demi-plan 82 est parallèle à la lame 32 et espacé de celle-ci de la hauteur constante H₂.Thereflector 74 is formed, for example, from thereflective plane 22 deformed so as to divide thecavity 36 into tworesonant cavities 76 and 78 of different heights. The constant height H₁ of thecavity 76 is determined so as to place, within the non-conducting band B, a narrow bandwidth E₁ (FIG. 7), for example, around the frequency of 10 GHz. Similarly, the height H₂ of theresonant cavity 78 is determined so as to place, within the same non-conducting band B, a narrow bandwidth E₂ (FIG. 7), for example centered around 14 GHz. Thereflector 74 is composed here of two reflective half-planes 80 and 82 arranged in steps and electrically connected to one another. The reflective half-plane 80 is parallel to theblade 32 and spaced therefrom by the height H₁ . The half-plane 82 is parallel to theblade 32 and spaced therefrom from the constant height H₂ .

Finalement, un élément d'excitation 84 est disposé dans la cavité 76 et un élément d'excitation 86 est disposé dans la cavité 78. Ces éléments d'excitation 84, 86 sont, par exemple, identiques aux éléments d'excitation 40 à 43 à l'exception du fait que l'élément d'excitation 84 est propre à exciter le mode de résonance TM₀ de la cavité 76, tandis que l'élément d'excitation 86 est propre à exciter le mode de résonance TM₀ de la cavité 78.Finally, anexcitation element 84 is disposed in thecavity 76 and anexcitation element 86 is disposed in thecavity 78. Theseexcitation elements 84, 86 are, for example, identical to theexcitation elements 40 to 43. with the exception that theexcitation element 84 is able to excite the resonance mode TM₀ of thecavity 76, while theexcitation element 86 is able to excite the resonance mode TM₀ of thecavity 78.

Dans ce mode de réalisation, la distance horizontale, c'est-à-dire parallèle à la lame 32, séparant le centre géométrique des éléments d'excitation 84 et 86, est strictement inférieure à la somme des rayons de deux taches rayonnantes produites respectivement par les éléments 84 et 86.In this embodiment, the horizontal distance, that is to say parallel to theblade 32, separating the geometric center of the elements ofexcitation 84 and 86, is strictly less than the sum of the radii of two radiating spots produced respectively by theelements 84 and 86.

Le fonctionnement de cette antenne 70 est identique à celui de l'antenne de la figure 3. Toutefois, dans ce mode de réalisation, les fréquences de travail des éléments d'excitation 84 et 86 sont situées dans des bandes passantes étroites E₁, E₂ respectives. Ainsi; contrairement à l'antenne 4 de la figure 3, les fréquences de travail de chacun de ces éléments d'excitation sont séparées l'une de l'autre par un grand intervalle de fréquence, par exemple, ici, 4 GHz. Dans ce mode de réalisation, les positions des bandes passentes E₁, E₂ sont choisies de manière à pouvoir utiliser des fréquences de travail imposées.The operation of thisantenna 70 is identical to that of the antenna of FIG. 3. However, in this embodiment, the working frequencies of theexcitation elements 84 and 86 are located in narrow bandwidths E₁ , E₂ respective. So; unlike theantenna 4 of FIG. 3, the working frequencies of each of these excitation elements are separated from each other by a large frequency interval, for example here 4 GHz. In this embodiment, the positions of the pass bands E₁ , E₂ are chosen so as to be able to use imposed working frequencies.

La figure 8 représente une antenne multi-faisceaux 100. Cette antenne 100 est similaire à l'antenne 4 à l'exception du fait que le matériau BIP mono-défaut 20 du dispositif rayonnant 4 est remplacé par un matériau BIP 102 à plusieurs défauts. Sur la figure 8, les éléments déjà décrits en regard de la figure 4 portent les mêmes références numériques.FIG. 8 represents amulti-beam antenna 100. Thisantenna 100 is similar to theantenna 4 except that the single-defective BIP material 20 of the radiatingdevice 4 is replaced by amulti-fault BIP material 102. In FIG. 8, the elements already described with reference to FIG. 4 bear the same numerical references.

L'antenne 100 est représentée en coupe suivant un plan de coupe perpendiculaire au plan réflecteur 22 et passant par les éléments d'excitation 41 et 43.Theantenna 100 is shown in section along a section plane perpendicular to thereflector plane 22 and passing through theexcitation elements 41 and 43.

Le matériau BIP 102 comporte deux groupements successifs 104 et 106 de lames réalisées dans un premier matériau diélectrique. Les groupements 104 et 106 sont superposés dans la direction perpendiculaire au plan réflecteur 22. Chaque groupement 104, 106 est formé, à titre d'exemple non limitatif, respectivement par deux lames 110, 112 et 114, 116 parallèles au plan réflecteur 22. Chaque lame d'un groupement a la même épaisseur que les autres lames de ce même groupement. Dans le cas du groupement 106, chaque lame a une épaisseur e₂ = λ/2 où λ désigne la longueur d'onde de la fréquence médiane de la bande étroite créée par les défauts du matériau BIP.TheBIP material 102 comprises twosuccessive groups 104 and 106 of blades made of a first dielectric material. Thegroups 104 and 106 are superimposed in the direction perpendicular to thereflective plane 22. Eachgroup 104, 106 is formed, by way of non-limiting example, respectively by twoblades 110, 112 and 114, 116 parallel to thereflector plane 22. Each blade of a group has the same thickness as the other blades of this same grouping. In the case of thegroup 106, each plate has a thickness e₂ = λ / 2 where λ denotes the wavelength of the median frequency of the narrow band created by the defects of the BIP material.

Chaque lame du groupement 104 a une épaisseur e₁ = λ/4.Each blade of thegroup 104 has a thickness e₁ = λ / 4.

Le calcul de ces épaisseurs e₁ et e₂ découle de l'enseignement divulgué dans le brevet français 99 14521 (2 801 428).The calculation of these thicknesses e₁ and e₂ follows from the teaching disclosed in the French patent 99 14521 (2 801 428).

Entre chaque lame du matériau BIP 102 à défaut est interposée une lame en un second matériau diélectrique, tel que de l'air. L'épaisseur de ces lames séparant les lames 110, 112, 114 et 116 est égale à λ/4.Between each blade of theBIP 102 material is interposed a blade of a second dielectric material, such as air. The thickness of these blades separating theblades 110, 112, 114 and 116 is equal to λ / 4.

La première lame 116 est disposée en vis-à-vis du plan réflecteur 22 et séparée de ce plan par une lame en second matériau diélectrique d'épaisseur λ/2 de manière à former une cavité parallélépipédique résonante à fuites. De préférence, l'épaisseur e_i des lames de matériau diélectrique, consécutive de chaque groupe de lames de matériau diélectrique, est en progression géométrique de raison q dans la direction des groupements 104, 106 successifs.The first blade 116 is disposed vis-à-vis thereflector plane 22 and separated from this plane by a blade of second dielectric material thickness λ / 2 so as to form a parallelepiped cavity resonant leak. Preferably, the thickness e_i of the blades of dielectric material, consecutive to each group of blades of dielectric material, is in geometric progression of reason q in the direction ofsuccessive groups 104, 106.

De plus, dans le mode de réalisation décrit ici, à titre d'exemple non limitatif, le nombre de groupements superposés est égal à 2 afin de ne pas surcharger le dessin, et la raison de progression géométrique est également prise égale à 2. Ces valeurs ne sont pas limitatives.In addition, in the embodiment described here, by way of non-limiting example, the number of superimposed groups is equal to 2 so as not to overload the drawing, and the geometric progression reason is also taken equal to 2. These values are not limiting.

Cette superposition de groupements de matériau BIP ayant des caractéristiques de perméabilité magnétique, de permittivité diélectrique et d'épaisseur e_i différentes accroît la largeur de la bande passante étroite créée au sein de la même bande non passante du matériau BIP. Ainsi, les fréquences de travail des éléments rayonnants 40 à 43 sont choisies plus espacées les unes des autres que dans le mode de réalisation de la figure 3.This superposition of groups of BIP material having characteristics of magnetic permeability, dielectric permittivity and thickness e_i different increases the width of the narrow bandwidth created within the same non-pass band of the BIP material. Thus, the working frequencies of the radiatingelements 40 to 43 are chosen more spaced apart from one another than in the embodiment of FIG. 3.

Le fonctionnement de ce dispositif rayonnant 100 découle directement de celui de l'antenne 4.The operation of thisradiating device 100 derives directly from that of theantenna 4.

En variante, le rayonnement émis ou reçu par chaque élément d'excitation est polarisé dans une direction différente de celle utilisée par les éléments d'excitation voisins. Avantageusement, la polarisation de chaque élément d'excitation est orthogonale à celle utilisée par les éléments d'excitation voisins. Ainsi, les interférences et les couplages entre éléments d'excitation voisins sont limités.In a variant, the radiation emitted or received by each excitation element is polarized in a direction different from that used by the neighboring excitation elements. Advantageously, the polarization of each excitation element is orthogonal to that used by neighboring excitation elements. Thus, interference and coupling between neighboring excitation elements are limited.

En variante, un même élément d'excitation est adapté pour fonctionner successivement ou simultanément à plusieurs fréquences de travail différentes. Un tel élément permet de créer une zone de couverture dans laquelle, par exemple, l'émission et la réception se font à des longueurs d'ondes différentes. Un tel élément d'excitation est également apte à faire de la commutation de fréquence.Alternatively, the same excitation element is adapted to operate successively or simultaneously at several different working frequencies. Such an element makes it possible to create a coverage area in which, for example, transmission and reception are done at wavelengths different. Such an excitation element is also able to make frequency switching.

Claims (8)

1. Multi-beam antenna comprising:

   - a PIB - Photon Interdiction Band - material (20, 142, 172), capable of spatially and frequentially filtering electromagnetic waves, this PIB material having at least one non-pass band and forming a radiating transmitting and/or receiving outer surface (38; 158),

   - at least one periodicity defect (36, 76, 78, 156, 180) in the PIB material so as to create at least one narrow pass band within said minimum of one non-pass band of this PIB material,

   - the or each periodicity defect (36, 76, 78) in the PIB material forming a leaking cavity resonator (36, 76, 78) having a constant height in a direction perpendicular to said radiating outer surface (38), and specific lateral dimensions parallel to said radiating outer surface; and

   - an excitation device (40 to 43, 84, 86, 160, 162, 190) capable of transmitting and/or receiving electromagnetic waves within said minimum of one narrow pass band created by said minimum of one defect,

   characterised in that

   - the excitation device is capable of working simultaneously around a first and a second distinct working frequency;

   - the excitation device comprises a first and a second excitation element (40 to 43, 84, 86) which are distinct and independent of one another, each capable of transmitting and/or receiving electromagnetic waves, the first excitation element being capable of working at the first working frequency and the second excitation element being capable of working at the second working frequency;

   - the first and second working frequencies are capable of exciting the same resonance mode of a leaking cavity resonator (36, 76, 78), this resonance mode occurring in identical manner regardless of the lateral dimensions of the cavity, so as to create on said outer surface first and second radiant spots (46 to 49), respectively, each of these radiant spots representing the origin of a bundle of electromagnetic waves radiated on transmission and/or reception by the antenna,

   - each of the radiant spots (46 to 49) has a geometric centre the position of which is a function of the position of the excitation element which generates it and whose surface area is greater than that of the radiant element generating it, and

   - the first and second excitation elements (40 to 43, 84, 86) are placed relative to one another so that the first and second radiant spots (46 to 49) are located one beside the other and partially overlapping on the outer surface (38) of the PIB material.
2. Antenna according to claim 1,characterised in that

   - each radiant spot (46 to 49) is substantially circular, the geometric centre corresponding to a maximum power transmitted and/or received and the periphery corresponding to a power transmitted and/or received equal to a fraction of the maximum power transmitted and/or received at its centre, and

   - the distance, in a plane parallel to the outer surface, separating the geometric centres of the two excitation elements (40 to 43, 84, 86) is strictly less than the radius of the radiant spot produced by the first excitation element added to the radius of the radiant spot produced by the second excitation element.
3. Antenna according to claim 1 or 2,characterised in that the geometric centre of each radiant spot (46 to 49) is placed on the line perpendicular to said radiating outer surface (38) and passing through the geometric centre of the excitation element (40 to 43) generating it.
4. Antenna according to any one of claims 1 to 3,characterised in that the first and second excitation elements (40 to 43) are placed inside the same cavity (36).
5. Antenna according to claim 4,characterised in that the first and second working frequencies are located within the same narrow pass band created by this same cavity (36).
6. Antenna according to any one of claims 1 to 3,characterised in that the first and second excitation elements (84, 86) are each placed inside distinct cavity resonators (76, 78) andin that the first and second working frequencies are each capable of exciting a resonance mode independent of the lateral dimensions of their respective cavities.
7. Antenna according to claim 6,characterised in that it comprises a plane (74) for reflecting electromagnetic radiation associated with the PIB material (72), this reflecting plane being deformed so as to form said distinct cavities.
8. Antenna according to any one of claims 1 to 7,characterised in that the or each cavity is cuboid in shape.

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