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(11) | EP 0 548 876 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Antenne active "offset" à double réflecteurs Asymmetrische Spiegelantenne mit zwei Reflektoren An active offset antenna having two reflectors |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] La présente invention se rapporte à une antenne active "offset" à double réflecteurs, ces deux réflecteurs étant opposés par rapport à leurs foyers selon une configuration du genre "périscopique", bien connue sous la dénomination anglo-saxone : "offset fed Gregorian geometry".
[0002] Il est en particulier question d'une antenne "offset" de ce type dans l'article de Robert J. Mailloux "Phased Array Theory and Technology" publié dans la revue américaine "Proceedings of the IEEE", Volume 70, N°3, Mars 1982: voir la Figure 44(b), page 281, et son commentaire et références en page 280.
[0003] A titre indicatif, la Figure 1 jointe rappelle très schématiquement la configuration connue d'une antenne active à double réflecteurs de type "offset", qui est donc l'antenne concernée par la présente invention.
[0004] Cette antenne utilise le principe du périscope optique, et elle comporte un réseau actif 1, de dimensions réduites par rapport au réseau actif à rayonnement direct qui rayonnerait selon un faisceau de diamètre D identique à celui finalement rayonné par cette antenne à double réflecteurs à configuration "offset".
[0005] Ce réseau actif 1 est associé, de manière classique pour ce genre de réseau, à des dispositifs 2 de réglage de phases, ainsi qu'à des amplificateurs et filtres (non représentés), dispositifs que l'on appellera par la suite "contrôles" pour respecter la terminologie utilisée par l'homme de métier.
[0006] Le faisceau de diamètre "d" qui est rayonné par le réseau actif 1 est tout d'abord réfléchi par un premier réflecteur parabolique 3, qui le concentre en son foyer F, puis il continue son chemin à partir de ce foyer F pour illuminer un second réflecteur parabolique 4, opposé par le sommet F au réflecteur 3 et confocal à ce dernier, pour finalement rayonner selon le faisceau de rayons parallèles de largeur D.
[0007] A noter que dans une telle configuration, la source émettrice 1 est décalée par rapport au faisceau finalement rayonné de largeur D, et qu'il s'agit donc bien là d'une antenne dite "offset" en terme de métier.
[0008] Cette configuration de type "périscopique" à deux réflecteurs 3, 4 est utilisée pour réduire les dimensions de la source active 1, et est à priori plus avantageuse que la configuration simple consistant à avoir une source active de dimensions D égales à celles du faisceau qu'elle émet directement.
[0009] En fait, il s'avère que les contraintes qui s'exercent sur les éléments de la source active 1 de petites dimensions sont différentes de celles qui s'exercent sur la source active équivalente de grandes dimensions qui rayonnerait directement le faisceau de largeur D. Il s'ensuit qu'en réalité, pour obtenir les mêmes performances, on se trouve contraint de réduire les dimensions des éléments de la source 1, et finalement d'augmenter le nombre des dispositifs de réglage, ou "contrôles", associés à cette source.
[0010] Finalement, le bilan économique et les caractéristiques d'encombrement d'une antenne classique selon Figure 1 montrent qu'une telle antenne ne procure, contrairement à ce que l'on pourrait penser à priori, pas d'avantage significatif par rapport à la toute simple antenne à réseau actif de rayonnement direct.
[0011] L'invention vise à remédier à cet inconvénient. Elle se rapporte à cet effet à une antenne active de type "offset" et à deux réflecteurs, cette antenne comportant, aux foyers de ces deux réflecteurs, une lentille radioélectrique dont une première face, dite "collecteur", reçoit et capte le faisceau concentré réfléchi, à partir de celui émis par la source active de cette antenne, par le premier réflecteur que rencontre le faisceau, ce collecteur étant placé au foyer de ce premier réflecteur, et dont la face opposée, dite "réseau primaire" réémet vers le second réflecteur l'énergie qui lui est transmise, par interconnexions, par ledit collecteur, ce réseau primaire étant placé au foyer de ce second réflecteur. Les sources du collecteur sont respectivement connectées, une à une et en respectant la même configuration géométrique, à celles du réseau primaire, mais lesdites sources du collecteur sont chacune de bien plus petites dimensions que celles des sources du réseau primaire qui leur sont associées. La connexion entre chaque "petite" source du collecteur et la "grande" source correspondante du réseau primaire comporte un dispositif de réglage fin de la phase. Ce dispositif de réglage de phase est échantillonné sur plusieurs portions distinctes de ladite source du réseau primaire, qui est donc en fait constituée d'un assemblage d'autant de sources élémentaires qu'il y a de portions.
[0012] De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel :
. Figure 2 est un schéma très simplifié de cette antenne active offset à double-réflecteurs, ce schéma étant à comparer avec celui selon Figure 1, précédemment décrit, qui illustre l'art antérieur;
. Figures 3 et 4 sont respectivement des représentations de principe, destinées à faciliter la compréhension de l'invention, de la zone illuminée du collecteur et de la zone réémettrice correspondante sur le réseau primaire;
. Figure 5 est un schéma électrique de principe d'un mode possible de connexion, avec réglage de phase, entre une "petite" source du collecteur et la "grande" source correspondante du réseau primaire; et
. Figure 6 est une vue similaire à Figures 1 et 2, et montrant une variante de réalisation d'une antenne selon l'invention.
[0013] Sur la Figure 2, les éléments identiques à ceux de la Figure 1 sont désignés par de mêmes chiffres de référence pour faciliter la compréhension et éviter de les décrire à nouveau.
[0014] Cette antenne se distingue de celle selon Figure 1 par le fait qu'elle comporte, aux foyers F et F' des deux réflecteurs paraboliques 3 et 4, une lentille hyperfréquence 5 qui se compose de deux réseaux de sources interconnectés entre eux :
. Un premier réseau de sources 6, dit "collecteur", qui est placé au foyer F du réflecteur 3 et qui reçoit le faisceau réfléchi et concentré par ce réflecteur 3. Ce collecteur 6 est de relativement petites dimensions, et (voir Figure 3) est composé d'une mosaîque d'un nombre entier n de "petites" sources élémentaires 8, chacune de ces sources réceptrices 8 étant par exemple constituée par un petit cornet.
. Un second réseau de sources 7, dit "réseau primaire", qui est de bien plus grandes dimensions, en tous cas de dimensions plusieurs fois supérieures à celles du réseau 6, et qui est placé au foyer F' du second réflecteur 4. Ce réseau primaire 7 est placé sur une surface parallèle à celle du collecteur 6, et il est (voir Figure 4) composé d'une mosaïque, homothétique de celle du collecteur 6, d'un même nombre entier n de "grandes" sources unitaires 9, chacune de ces sources unitaires réémettrices étant elle-même composée d'une petite mosaïque d'un nombre entier p (égal à 4 sur le dessin) de petits cornets 10.
[0015] Les "petites" sources réceptrices 8 du collecteur 6 se correspondent une à une, de manière géographiquement homothétique, avec les "grandes" sources réémettrices 9 du réseau primaire 7, c'est-à-dire que les répartitions respectives de ces sources 8 et 9 sont les mêmes sur chaque réseau 6 et 7. Une source 8 du collecteur est connectée à la source géographiquement correspondante 9 du réseau primaire par l'intermédiaire d'une connectique qui comprend un dispositif de réglage fin de phases, qui sera maintenant décrit en référence à la Figure 5.
[0016] Sur cette Figure 5 la "grande" source unitaire 9 est supposée composée d'une mosaïque de quatre cornets 10A, 10B, 10C, et 10D. Bien entendu, cette mosaïque pourrait comprendre un autre nombre entier p de cornets : six, huit, ou même plus.
[0017] Le cornet récepteur 8 est connecté à un circuit diviseur par p (c'est-à-dire ici par quatre), référencé 11.
[0018] Les p (ici : quatre) sorties 12A à 12D de ce diviseur 11 sont reliées à la parcelle de source correspondante 10A à 10D par l'intermédiaire d'un déphaseur ajustable respectif 13A à 13D.
[0019] Grâce à ces déphaseurs 13A à 13D, on procède à un réglage fin de la phase du signal qui est réémis, par la "grande" source unitaire 9, en direction du second réflecteur 4.
[0020] En fait, le réseau primaire 7 est ici positionné dans le plan focal de foyer F' du réflecteur 4, tandis que le collecteur 6 est placé dans le plan focal de foyer F du réflecteur 3. Dans le cas de figure représenté, le collecteur 6 est assez proche du réseau primaire 7 et, en première approximation, les deux paraboloïdes 4 et 3 peuvent ici être pratiquement considérés comme confocaux.
[0021] Une des originalités de l'invention consiste donc à utiliser des sources de diamètres différents pour le collecteur 6 et le réseau primaire 7. Les connexions source-à-source du collecteur et réseau primaire sont telles qu'en fait les sources du réseau primaire sont excitées avec des niveaux d'énergie respectivement sensiblement égaux aux niveaux reçus par les sources correspondantes du collecteur.
[0022] La loi d'illumination du second réflecteur 4 est l'image de la distribution captée par les sources du collecteur 6. La transformation entre la répartition d'énergie reçue par le collecteur et celle rayonnée par le réseau primaire est fonction des caractéristiques des sources 8 du collecteur et des sources 9 du réseau primaire, compte-tenu bien-entendu du réglage de phase finement introduit par les différents déphaseurs 13A, 13B, 13C, ...
[0023] Il convient bien de faire remarquer que les connexions selon Figure 5 se font de source à source, en respectant le rang qu'elles occupent dans chacun des réseaux 6 et 7.
[0024] La figure 6 illustre un variante de l'antenne qui vient d'être décrite. Selon cette variante, le collecteur 6 et le réseau primaire 7 sont placés sur des surfaces qui ne sont plus du tout parallèles comme c'est en fait le cas pour l'antenne selon Figure 2. La lentille à n'est alors donc pas une lentille à faces parallèles.
[0025] Cette configuration présente l'avantage de permettre de dissocier les contraintes radioélectriques de celles des implantations mécaniques des éléments constituant l'antenne.
[0026] Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Bien qu'elle soit normalement prévue pour être appliquée à une antenne embarquée sur un satellite, son champ n'est pas aussi limité, et il pourrait tout aussi bien s'agir d'une antenne au sol.
. en ce qu'elle comporte, aux foyers (F, F') de ces deux réflecteurs (3, 4), une lentille radioélectrique (5) avec une première face (6), dite "collecteur", qui reçoit et capte le faisceau concentré réfléchi, à partir de celui émis par la source active (1) de cette antenne, par le premier réflecteur (3) que rencontre le faisceau, ce collecteur (6) étant placé au foyer (F) de ce premier réflecteur (3), et une face opposée (7), dite "réseau primaire", qui réémet vers le second réflecteur (4) l'énergie qui lui est transmise, par interconnexions (12, 13), et par ledit collecteur (6), ce réseau primaire (7) étant placé au foyer (F') de ce second réflecteur (4);
. en ce que les sources (8) du collecteur (6) sont respectivement connectées, une à une et en respectant la même configuration géométrique, aux sources (9) du réseau primaire (7);
. et en ce que la connexion entre chaque source (8) du collecteur et la source (9) correspondante du réseau primaire comporte un dispositif (13A à 13D) de réglage fin de la phase.
. daß sie in den Brennpunkten (F, F') dieser beiden Reflektoren (3, 4) eine Mikrowellenlinse (5) aufweist, mit einer im Brennpunkt (F) des ersten Reflektors (3) liegenden ersten Seite (6), die Kollektor genannt wird und den vom ersten Reflektor (3), auf den der Strahl trifft, reflektierten und konzentrierten Strahl der aktiven Quelle (1) dieser Antenne empfängt und aufnimmt, und mit einer im Brennpunkt (F') des zweiten Reflektors (4) liegenden zweiten, entgegengesetzten Seite (7), die Primärnetz genannt wird und zum zweiten Reflektor (4) die Energie wieder aussendet, die vom Kollektor (6) über Anschlußverbindungen (12, 13) übertragen wird,
. daß die Quellen (8) des Kollektors (6) einzeln und unter Berücksichtigung der gleichen geometrischen Konfiguration mit den Quellen (9) des Primärnetzes (7) verbunden sind,
. und daß die Verbindung zwischen jeder Quelle (8) des Kollektors und der entsprechenden Quelle (9) des Primärnetzes eine Vorrichtung (13A bis 13D) zur Phasenfeinregelung enthält.
in that it includes a radio lens (5) at the focuses (F, F') of the two reflectors (3, 4), the lens having a "collector" first face (6) that receives and picks up a concentrated and reflected beam derived from the beam emitted by the active source (1) of the antenna towards the first reflector (3) that encounters said beam, the collector (6) being placed at the focus (F) of the first reflector (3), and a "primary array" opposite face (7) which re-emits, towards the second reflector (4), the energy transmitted to the primary array second face from the collector first face by means of interconnections (12, 13), said primary array (7) being placed at the focus (F') of said second reflector (4);
in that the sources (8) of the collector (6) are respectively connected in a one-to-one geometrical configuration preserving relationship to respective ones of the sources (9) of the primary array (7); and
in that the connection between each source (8) of the collector and the corresponding source (9) of the primary array includes a device (13A to 13D) for providing fine phase adjustment.