[0001] La présente invention concerne les antennes radar pour l'émission ou la réception
d'énergie en hyperfréquence et notamment, les antennes dites multifaisceau capables
d'émettre ou de recevoir de l'énergie dans l'espace selon plusieurs diagrammes de
rayonnement différents.
[0002] On utilise de telles antennes multifaisceau par exemple pour établir simultanément
des diagrammes de rayonnement orthogonaux entre eux tels qu'un diagramme dit "diagramme
somme" présentant un lobe principal très étroit dans une direction de pointage et
un diagramme dit "diagramme différence" avec un affaiblissement très important dans
la direction du pointage et avec deux lobes principaux étroits de part et d'autre
de cette direction.
[0003] Une solution habituellement retenue pour réaliser de telles antennes consiste à prévoir
un réseau d'éléments rayonnants alimenté par un distributeur d'énergie connu sous
le nom de matrice de Blass. Ce distributeur comporte plusieurs lignes principales
d'amenée d'énergie et plusieurs lignes secondaires qui croisent les premières et mènent
au réseau d'éléments rayonnants. Des coupleurs sont placés a chaque croisement pour
qu'une fraction de l'énergie incidente sur une ligne principale soit dirigée sur une
ligne secondaire dans un sens bien déterminé, vers un élément rayonnant placé a une
extrémité de cette ligne secondaire. L'autre extrémité de la ligne secondaire est
pourvue d'une charge absorbante. Entre deux croisements d'une ligne secondaire avec
les différentes lignes principales, c'est-à-dire entre les coupleurs directifs correspondant
à ces croisements, on insère des déphaseurs qui peuvent être des morceaux de ligne.
Les coefficients de couplage des différents coupleurs et les valeurs de déphasage
des différents déphaseurs constants ou variables sont calculés de manière a obtenir
les diagrammes de rayonnement désirés qui sont différents selon que l'énergie arrive
ou est prélevée par l'une ou l'autre des lignes principales. On ne parle ici, pour
simplifier que du fonctionnement en émission des antennes, mais il est bien entendu
qu'elles peuvent fonctionner en réception.
[0004] La matrice de Blass est très utilisée mais elle est de réalisation coûteuse et complexe
a cause notamment des coupleurs directifs qu'il faut prévoir a chaque croisement.
[0005] Pour lutter contre cet inconvénient, il est connu de supprimer les liaisons physiques
avec des lignes secondaires. On parle alors de matrice de Blass optique. Dans ces
matrices de Blass optiques, les lignes secondaires sont remplacées par des rayonnements
directs dans l'espace a partir des lignes principales qui seules subsistent. Ces rayonnements
provoqués par des obstacles sur les lignes principales se propagent directivement
d'un seul côté des lignes principales avec un degré de couplage et un déphasage variant
le long de chacune des lignes principales, les courbes de variation du couplage et
du déphasage étant différentes pour les différentes lignes principales de manière
a établir des diagrammes de rayonnement différents, par exemple un diagramme somme
et un diagramme différence à une même fréquence, ou encore deux diagrammes somme correspondant
é deux fréquences différentes..
[0006] On connaît un distrlbuteur d'énergie hyperfréquence de type matrice de Blass optique
qui comporte :
- un guide ouvert allongé pourvu de parois latérales parallèles constituant une poutre
creuse allongée ouverte d'un côté sur essentiellement toute sa longueur,
- une charge absorbante placée tout le long du guide entre les parois latérales,
- au moins deux lames conductrlces minces, allongées, placées entre la charge et le
côté ouvert du guide, parallèlement à la longueur du guide, ces lames servant de lignes
principales de propagation d'énergie en mode transverse électrique et magnétique,
et
- des obstacles dissymétriques répartis dans la cavité le long du guide et constitués
par des languettes découpées sur les côtés des lames conductrices et repliées transversalement
à celles-ci, ces obstacles engendrant, à partir de l'énergie incidente, en mode transverse
électrique sur chacune des lames conductrlces, un rayonnement en mode transverse électromagnétique
se propageant vers l'ouverture du guide.
[0007] Ce distributeur d'énergie hyperfréquence connu de type matrice de Blass optique présente
l'inconvénient d'avoir des obstacles rayonnants formés de languettes minces qui ont
une faible bande passante et qui ne permettent pas de réaliser des couplages importants
ce qui est pénalisant pour réaliser des éclairements avec un nombre de sources peu
élevé. Il a également l'inconvénient d'avoir des obstacles qui doivent être fabriqués
avec les lignes principales en nécessitant des repliements précis à la perpendiculaire
du plan de ces dernières.
[0008] La présente invention a pour but de lutter contre ces inconvénients et d'obtenir
un distributeur du type matrice de Blass optique avec des obstacles rayonnants qui
aient une bande passante d'utilisation plus grande et une dynamique de couplage plus
étendue, et qui soient d'une plus grande souplesse de fabrication.
[0009] Elle a pour objet un distributeur d'énergie hyperfréquence de type matrice de Blass
optique avec des obstacles dissymétriques solidaires des parois latérales du guide.
Ces obstacles dissymétriques peuvent soit être fixés aux parois latérales du guide,
soit en faire partie. Ils sont avantageusement constitués de paires de pions métalliques
apparaissant en relief sur les flancs intérieurs des parois latérales du guide en
regard des bords longitudinaux des lames conductrices formant les lignes principales.
[0010] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description
ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera
faite en regard du dessin dans lequel :
- une figure 1 est une coupe en perspective d'un distributeur d'énergie selon l'invention,
- une figure 2 est une vue en coupe longitudinale partielle illustrant les positionnements
relatifs des obstacles rayonnants par rapport à une lame conductrice et aux parois
latérales du distributeur d'énergie vu à la figure 1 et
- une figure 3 est une vue de dessus en coupe partielle dans le plan de la face intérieure
de la paroi latérale supérieure du distributeur vu a la figure 1 illustrant le positionnements
des obstacles vis-à-vis d'une lame conductrice.
[0011] Le distributeur d'énergie hyperfréquence qui va être décrit est un distributeur rayonnant
directement grâce à une structure en guide à ouverture en auge et comportant deux
lignes principales permettant d'obtenir deux diagrammes par exemple un diagramme somme
et un diagramme différence. Il présente, comme représenté a la figure 1, l'aspect
d'une poutre creuse déllmitant une cavité allongée ouverte d'un côté sur toute sa
longueur.
[0012] La poutre creuse métallique comporte deux parois latérales parallèles 11, 12 réunies
d'un côté par un fond 13 et séparées de l'autre par une ouverture rayonnante conformée
en cornet grâce à un évasement des bords 14, 15 des parois latérales 11, 12. Ces deux
parois latérales 11, 12 sont également réunies aux extrémités de la poutre creuse
par des parois d'extrémité non représentées.
[0013] Une charge 16 absorbant les ondes électromagnétiques aux fréquences de travail est
disposée a l'intérieur de la poutre creuse contre le fond 13.
[0014] Deux lames conductrices 17, 18 s'étendent sur toute la longueur de la poutre creuse,
dans le plan médian entre les deux parois latérales parallèles 11, 12. Elles constituent
les deux lignes principales propageant l'énergie électromagnétique en mode transverse
électrique le long du distributeur. Elles sont raccordées à une extrémité de la poutre
creuse à une source ou à un récepteur d'énergie au moyen par exemple de transitions
avec des câbles coaxiaux, et noyées à l'autre extrémité de la poutre creuse dans des
charges absorbantes prévues pour dissiper les résidus d'énergie. Elles sont maintenues
en place par des entretolses non représentées qui sont en une matière diélectrique
à faible perte telle que du tétrafluorure de polyéthylène par exemple. Leur épaisseur
est très faible devant l'écartement des parois latérales 11, 12 de la poutre creuse.
Leur largeur est de l'ordre du quart de la longueur d'onde des fréquences utilisées.
L'écartement entre les parois latérales 11, 12 de la poutre creuse est de préférence
de cet ordre de grandeur ou même moins.
[0015] Des obstacles dissymétriques conducteurs formés de paires de pions métalliques 19,
20, 21, 22 sont placés a l'intérieur de la cavité sur les parois latérales 11, 12
en regard des lames conductrices 17, 18. Ils excitent un mode de propagation transverse
électromagnétique rayonnant vers l'ouverture à partir d'un mode transverse électrique
se propageant sur les lames conductrices (17, 18) dans le sens des flèches.
[0016] Les pions 19, 20, 21, 22 constituant les obstacles sont cylindriques et ont un diamètre
de 10 mm par exemple pour une utilisation en bande C. Leur disposition par paire en
travers des lames conductrices 17, 18 leur permet d'engendrer une propagation d'un
seul côté de chaque lame conductrice 17, 18 vers l'ouverture en cornet de la poutre
creuse, un peu à la manière de miroirs semi-transparents en optique. Leur hauteur
par rapport aux faces intérieures des parois latérales 11, 12 détermine le couplage
électromagnétique entre l'énergie transmise sur les lames conductrices 17, 18 et l'énergie
rayonnée vers l'ouverture.
[0017] Ces pions dont les dispositions par rapport aux lames conductrices 17, 18 sont illustrées
aux figures 2 et 3 sont répartis par paires le long de chaque lame conductrice 17,
18 de manière à obtenir la directivité souhaitée de rayonnement.
[0018] Dans une paire donnée, l'un 22, 24 des pions est centré sur un premier bord longitudinal
25 d'une barre conductrice 17 tandis que l'autre pion 21, 23 est centré sur le deuxième
bord longitudinal 26 avec un écartement dans le sens de la longueur de la lame conductrice
voisin du quart de la longueur d'onde de travail
λ /4.
[0019] Le long d'une lame conductrice 17, les paires de pions 21, 22, 23, 24 sont espacées
d'un pas voisin de la demi longueur d'onde de travail λ /2 afin d'avoir un bon échantillonnage
de l'espace et disposées alternativement sur l'une et l'autre des parois latérales
11, 12 afin de compenser le déphasage de ¶ résultant du pas d'espacement.
[0020] Les pions métalliques 21, 22, 23, 24 peuvent être en cuivre comme les lames conductrices
17, 18 et montés à la surface intérieure des parois latérales dans des trous borgnes
grâce à un système de fixation à vis permettant de régler leurs enfoncements. Ils
peuvent être également fraisés dans la masse des parois latérales métalliques 11,
12.
[0021] Le distributeur qui vient d'être décrit rayonne directement de l'énergie hyperfréquence
à partir de l'ouverture de son guide conformée en cornet et se comporte en antenne.
Il pourrait également, comporter sur son ouverture un couvercle équipé d'une rangée
de capteurs et de départs de guides ou câbles coaxiaux raccordés à des éléments rayonnants.
1. Distributeur d'énergie hyperfréquence comportant :
- un guide ouvert allongé pourvu de parois latérales (11, 12) constituant une poutre
creuse allongée ouverte d'un côté sur essentiellement toute sa longueur,
- une charge absorbante (16) placée tout le long du guide entre les parois latérales
(11, 12),
- au moins une lame conductrice (17, 18) mince, allongée placée entre la charge (16)
et le côté ouvert du guide dans un plan médian entre les parois latérales (11, 12),
chaque lame servant de ligne principale de propagation d'énergie en mode transverse
électrique et
- des obstacles dissymétriques (19, 20, 21, 22, 23, 24) répartis à l'intérieur du
guide entre chaque lame (17, 18) et les parois latérales (11, 12), ces obstacles engendrant,
à partir de l'énergie incidente en mode transverse électrique sur chaque lame (17,
18), un rayonnement en mode transverse électromagnétique d'une fraction de cette énergie
se propageant directivement vers l'ouverture du guide, et étant caractérisé en ce
que les dits obstacles dissymétriques (19, 20, 21, 22, 23, 24) sont solidaires de
la surface intérieure des parois latérales (11, 12) du guide.
2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits obstacles
dissymétriques (19, 20, 21, 22, 23, 24) font partie des parois latérales (11, 12)
du guide.
3. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits obstacles
dissymétriques (19, 20, 21, 22, 23, 24) sont fixés aux parois latérales du guide.
4. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits obstacles
dissymétriques (19, 20, 21, 22, 23, 24) sont des paires de pions.
5. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dits pions sont
cylindriques.
6. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les paires de pions
sont réparties le long de chaque lame (17, 18), chaque paire ayant un pion (22, 24)
placé en regard d'un premier bord longitudinal (25) d'une lame et un pion (21, 23)
placé en regard du deuxième bord longitudinal (24) de la lame considérée.
7. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux paires de pions
disposées successivement le long d'une lame sont placées l'une (21, 22) sur une paroi
latérale (11) du guide l'autre (23, 24) sur l'autre (12).