Dispositif réfléchissant les ondes électromagnétiques d'une polarisation et son procédé de réalisation

Abstract

 Réflecteur (1) d'energie hyperfréquence parfaitement réfléchissant pour le rayonnement d'une polarisation, et partiellement transparent pour le rayonnement de polarisation orthogonale à celle-ci.
Application principalement aux radars.

Description

[0001] L'invention a principalement pour objet un dispositif réfléchissant les ondes électromagnétiques d'une polarisation et son procédé de réalisation.

[0002] On adjoint aux radars modernes des voies spécialisées permettant de recueillir des informations supplémentaires. Il est essentiel de pouvoir séparer les ondes électromagnétiques appartenant à diverses voies. Il est connu dans les antennes de type Cassegrain d'utiliser des polarisations croisées pour les diverses voies. Par exemple, une voie principale travaille en polarisation rectiligne horizontale tandis qu'une voie supplémentaire travaille en polarisation rectiligne verticale. La séparation à la réception s'effectue au niveau d'un réflecteur auxiliaire de l'antenne Cassegrain, réfléchissant pour une polarisation et transparent pour l'autre. De tels réflecteurs étaient réalisés avec des fils métalliques parallèles. Les fils métalliques parallèles sont noyés dans un diélectrique à faible perte, ou constituent un grillage. Le réflecteur auxiliaire de type connu n'était pas parfaitement transparent pour une voie sans pour autant être parfaitement réfléchissant pour l'autre. En effet théoriquement le système ne fonctionne que dans les plans principaux c'est-à-dire le plan horizontal et le plan vertical.

[0003] Le dispositif selon la présente invention est rendu parfaitement réfléchissant pour l'une des polarisations. Ainsi l'adjonction d'une voie supplémentaire dans un radar existant ne perturbe en rien le fonctionnement de celui-ci. Toutefois, il faut signaler que le réflecteur selon l'invention n'est pas parfaitement transparent pour les ondes électromagnétiques appartenant à la voie supplémentaire.

[0004] L'invention a principalement pour objet un réflecteur d'ondes hyperfréquence comportant des surfaces métalliques et des surfaces non métalliques, principalement caractérisé par le fait qu'il est parfaitement réfléchissant pour les ondes d'une première polarisation et partiellement transparent pour les ondes d'une seconde polarisation orthogonale à la première polarisation, les surfaces métalliques se trouvent aux intersections de la surface du réflecteur avec un faisceau de droites passant par un foyer 0 dudit réflecteur et par un cercle horizontal inclus dans une sphère de centre 0..

[0005] L'invention sera mieux comprise au moyen de le description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs parmi lesquels:

-la figure 1 est un schéma explicatif :

-la figure 2 est un schéma explicatif

-la figure 3 est un schéma d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention.

[0006] Sur les figures 1 à 3 les mêmes références désignent les mêmes éléments.

[0007] Sur la figure 1, est illustré le principe de réalisation d'un réflecteur 1 selon l'invention. Sur la figure 1 on peut voir un repère orthonormé 2 O, X ,Y Z. L'axe de z est l'axe de propagation de l'énergie électromagnétique. L'origine O du repère correspond par exemple à l'ouverture d'une source primaire. La source primaire non illustrée est par exemple un cornet rectangulaire monopolarisation. L'ouverture de la source primaire est le siège d'une illumination uniforme en polarisation, le champ électrique étant, par exemple, parallèle à l'axe Ox. Le champ rayonné dans l'espace par une telle source est en tout point parallèle à l'axe Ox. Sur une sphère 3, de centre 0, les lignes de champs électriques sont des cercles 4 inclus dans des plans horizontaux. Sur la figure 1, on a représenté en traits pleins la partie 41 du cercle 4 correspondant à une illumination réelle ; ceci correspond à la directivité des sources de rayonnement.

[0008] Sur la figure 1 une ligne droite 5 passe par l'origine O et par un point 42 de la partie 41 du cercle 4. Notons a l'angle formé entre la droite 5 et l'axe Oy. En faisant décrire toute la partie 41 au point 42 du cercle 4 on obtient une portion de cône d'axe Oy. L'intersection 6 de ce cône avec le réflecteur 1 correspond aux métallisations à réaliser sur le réflecteur 1 pour le rendre parfaitement réfléchissant aux rayonnements de polarisation horizontale. le champ électrique parallèle à Ox.

[0009] Les métallisations sont réalisées successivement pour une série de cercles 4 horizontaux appartenant à la sphère 3. Les métallisations sont par exemple des fils de section ronde. Dans une variante de réalisation du dispositif selon t'invention les fils sont inclus dans un matériau diélectrique. Le diamètre des fils, leur espacement ainsi que l'épaisseur du diélectrique sont choisis de façon connue à l'homme de l'art. Ce choix est le même que pour le réflecteur de type connu à fils métalliques parallèles.

[0010] Dans une autre variante de réalisation du dispositif selon l'invention des surfaces métalliques sont réalisées par dépôt de couches métalliques sur un diélectrique. Cette réalisation met en oeuvre les mêmes techniques que celles de la réalisation de circuits imprimés.

[0011] Pour la clarté de la figure une seule surface métallique est illustrée.

[0012] Sur la figure 2, on peut voir un schéma explicatif permettant de déterminer les lignes de courant induit dans le réflecteur auxiliaire 1. Dans l'exemple illustré le réflecteur auxiliaire 1 est un réflecteur hyperbolique. Les lignes de courant obtenues sur le réflecteur 1 sont des sections de ce réflecteur par les cônes de sommet O s'appuyant sur les cercles C. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, ces cônes sont des cônes de révolution dont le sommet est situé au foyer O de l'hyperboloïde de révolution 1. Les lignes 6 de courant induit dans le réflecteur auxiliaire 1 sont- les sections planes de ce réflecteur. Le cône des révolutions de sommet 0, d'axe Oy et de demi-angle au sommet a a pour équation :

[0013] Le réflecteur auxiliaire hyperbolique 1 a pour équation :`

où a désigne le demi-axe, la méridienne du réflecteur auxiliaire 1, c la demi-distance focale de l'hyperboloïde 1 et b = Jc² -a².

[0014] En éliminant x entre l'équation (1) et (2) on obtient :

[0015] . L'équation (3) est l'équation d'un faisceau linéaire des plans paramétrés par a passant par la droite 73 fixe d'équations :

y = 0

_z = b²/_c

[0016] Soit 11 l'hyperboloïde de révolution correspondant au réflecteur auxiliaire 1. Soit 7 et 70 les asymptotes à l'hyperboloïdes de révolution 11 inclus dans le plan d'équation x = 0. Le point 8 intersection des droites 7 et 70 est le centre de symétrie de l'hyperboloide de révolution 11. Soit J la projection du foyer 0 de l'hyperboloïde de révolution 11 sur la droite 70. 1 est la projection du point J sur l'axe Oz et l'intersection de la droite 73 avec le plan d'équation x = 0. Les lignes de courant 6 sur le réflecteur auxiliaire 1 sont définies comme les intersections du réflecteur 1 avec les plans d'équation (3). En remplaçant la surface du réflecteur auxiliaire 1 par une nappe de fils métalliques qui épouse les lignes de courant 6 on constitue un dispositif strictement équivalent au réflecteur auxilliare 1 pour le rayonnement ayant induit la ligne de courant 6.

[0017] Sur la figure 3, on peut voir un exemple de réalisation d'antenne radar selon l'invention. L'antenne de la figure 3 comporte une première source 9 et une seconde source 15 de rayonnement électromagnétique. Les sources 9 et 15 sont par exemple des cornets à ouverture rectangulaire. Les sources 9 et 15 travaillent en polarisations orthogonales entre elles. L'antenne comporte aussi un réflecteur auxiliaire 1 et un réflecteur principal 74.

[0018] La source 9 correspond à la voie principale de l'antenne illustrée. Pour la source 9 l'antenne est du type Cassegrain, les ondes 19 émises par exemple en polarisation horizontale sont tout d'abord réfléchies sur le réflecteur auxiliaire 1 puis sur le réflecteur principal 74. Le remplacement d'un réflecteur entièrement métallisé par le réflecteur auxiliaire 1 selon l'invention ne perturbe en rien le fonctionnement de la voie correspondant à la source 9. Le réflecteur 1 est parfaitement réfléchissant pour les ondes émises par la source 9.

[0019] La source de rayonnement 15 'correspond à une voie supplémentaire rajoutée à l'antenne. Pour cette source l'antenne se comporte comme une antenne monoréflecteur. Le rayonnement 115 émis par la source 15, par exemple en polarisation verticale, traverse le réflecteur auxiliaire 1 avant d'être réfléchi par le miroir principal 74. Le réflecteur auxiliaire 1 selon l'invention ne constitue pas un obstacle et ne présente pas d'effet d'ombre pour le rayonnement émis par la source 15.

[0020] Il est à signaler que l'optimisation du réflecteur auxiliaire 1 pour la voie correspondant à la source 9 ne permet pas de le rendre parfaitement transparent pour la voie correspondant à la source 15. Toutefois cela n'est pas très gênant pour une voie auxiliaire.

[0021] L'invention s'applique principalement aux radars comportant plusieurs voies.

Revendications

1. Réflecteur (1) d'ondes hyperfréquence comportant des surfaces métalliques (6) et des surfaces non métalliques, caractérisé par le fait qu'il est parfaitement réfléchisant pour les ondes (19) d'une première polarisation et partiellement transparent pour les ondes (115) d'une seconde polarisation orthogonale à la première polarisation, les surfaces métalliques (6) se trouvent aux intersections de la surface du réflecteur (1) avec un faisceau de droites (5) passant par un foyer 0 dudit réflecteur et par un cercle (4) horizontal inclus dans une sphère (3) de centre 0.

2. Réflecteur (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit réflecteur (1) a une forme hyperbolique de révolution.

3. Réflecteur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les surfaces métalliques (6) comporte des fils métalliques suivant les lignes de courant induites dans le réflecteur (1).

4. Réflecteur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les surfaces métalliques (6) comportent des métallisations déposées sur un diélectrique.

5. Réflecteur (1) d'ondes hyperfréquence parfaitement réfléchissant pour les ondes (19) d'une première polarisation et partiellemert transparent pour les ondes (115) d'une seconde polarisation orthogonale à la première polarisation, comportant des surfaces métalliques (6) et des surfaces non métalliques, caractérisé par le fait que lesdites surfaces métalliques (6) sont placées à l'intersection de la surface du réflecteur (1) et des plans d'équation :

où y, z sont les coordonnées dans le repère (2) O, X ,Y Z , a est la distance entre le sommet. du réflecteur (1) et l'intersection des asymptotes (7, 70) au réflecteur (1), c la demi-distance focale du réflecteur (1), b = Jc² -a², a est un paramètre.

6. Antenne radar, caractérisée par le fait qu'elle comporte un réflecteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.

7. Antenne selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux cornets (9, 15) rectangulaires travaillant en polarisation croisées.

8. Antenne selon la revendication 6 ou 7, caractérisée par le fait que ladite antenne est une antenne Cassegrain pour une polarisation et est une antenne monoréflecteur pour la seconde polarisation.

9. Procédé de réalisation de réflecteur (1) d'ondes (19, 115) hyperfréquence réfléchissant pour une première polarisation et transparent pour une seconde polarisation, caractérisé par le fait que l'on réalise des surfaces métalliques sur un hyperboloïde de révolution (11) à l'intersection dudit hyperboloïde de révolution avec les plans d'équation :

où y et z sont les coordonnées dans le repère (2) O, X ,Y Z, a est la distance entre le sommet du réflecteur (1) et l'intersection des asymptotes (7, 70) du réflecteur (1), c est la demi-distance focale du réflecteur (1), b = √C² -a², a est un paramètre.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les surfaces métalliques (6) sont des fils métalliques.

Dessins