Brevet FR2054631A1 — publié le 19710423

La présente invention se rapporte à des agencements de réseaux d'antennes et, plus particulièrement, à de tels agencements à utiliser dans des radars. Certaines formes maintenant bien connues de radars, notam-5 ment les radars de poursuite automatique de cibles et les radara dit à "suppression de boucles secondaires", sont conçues pour présenter deux diagrammes polaires effectivement directionnels de formes différentes. Par l'expression "diagrammes polaires effectivement directionnels", on veut dire ici un diagramme 10 polaire dans lequel la longueur d'une ligne droite entre l'origine du diagramme et n'importe quel point donné est proportionnelle à la force du signal (dans le cas de la réception) obtenu à une borne de sortie de l'agencement à partir d'une cible dans la direction de la ligne ou (dans le cas de la transmission) est 15 proportionnelle à l'intensité du champ à ce point, obtenue en réponse à une entrée appliquée à une borne d'entrée de l'agencement,, Un des deux diagrammes mentionnés précédemment se compose d'une boucle directionnelle principale entre des boucles secondaires relativement peu importantes et l'autre se compose égale-2o ment d'une boucle directionnelle principale entre deux boucles secondaires peu importantes mais la boucle principale a une "échancrure" ou une "fente" centrale revenant vers l'origine« La manière ordinaire d'obtenir ces deux diagrammes utilise un agencement de réseaux, comprenant un réseau linéaire d'éléments d'an-25 terme de n'importe quelle forme convenable connue (par exemple des cornets radio) et un circuit de couplage ou son équivalent qui est connecté aux deux moitiés du réseau (une moitié d'un côté de son point central et l'autre moitié de l'autre côté) et est adapté (pour prendre le cas de la réception) à la production 50 de deux signaux de sortie, dont l'un représente la somme des signaux provenant des éléments des deux moitiés et dont l'autre représente la différence entre les signaux provenant des éléments d'une moitié et ceux provenant des éléments de l'autre moitié. La présente invention sera maintenant expliquée en relation 55 avec les dessins ci-joints dans lesquels s La figure 1 représente schématiquement un agencement typique connu de réseaux d'antennes, utilisant ce procédé de fonctionnement par "somme et différence", et Les figures 2 et 3 représentent les natures des deux 40 diagrammes polaires effectivement directionnels obtenus. 70 25855 2 2054631 En se référant à la figure 1, l'agencement de réseaux d'antennes représenté ici comprend un réseau proprement dit, constitué par un réseau linéaire d'un certain nombre (on en Représente seize) d'éléments d'antenne a^ à ag et b.j à bg, dont les éléments 5 "a" sont d'un côté du point central ? du réseau (autour duquel on fait tourner le réseau lorsqu'on recherche ou qu'on poursuit une cible) et les éléments "b* sont de l'autre côté. les éléments sont par paires, chaque paire se composant d'un élément "a" et d'un élément "b" qui est symétrique par rapport au point central 10 P. Des connexions telles que représentées sont prévues pour grouper les éléments "a" électriquement et pour grouper les éléments "b" électriquement, les connexions d'éléments "a" comprenant une connexion unique finale a et les connexions d'éléments "b" comprenant une connexion unique finale b. Ces connexions finales 15 sont amenées à un eombinateur SD de somme et de différence, de n'importe quelle forme convenable connue en soi, qui (dans le cas de la réception) produit, à partir des signaux combinés A et B sur les connexions a et b respectivement, la sortie de somme A + B sur le conducteur référencé a + b et la sortie de 20 différence A - B sur le conducteur référencé a - b. Dans le cas de la transmission, des signaux d'entrée A + B et A - B sont appliqués aux conducteurs a + b et a - b, respectivement. la figure 2 indique à titre typique le diagramme polaire effectif de "somme" reliant la force de signal en un point sur 25 le diagramme à la force dé signa] sur le conducteur a + b, et la figure 3 indique à titre typique le diagramme polaire effectif de "différence" reliant la force de signal en un point sur le diagramme à la force de signal sur le conducteur a - b. Comme la présente invention n'est pas en rapport avec les moyens pour 30 utiliser ou pour fournir (selon le cas) les signaux sur les conducteurs a + b et a - b et comme ces moyens peuvent prendre n'importe quelle forme connue en soi (selon le but de fonctionnement dans lequel on emploie le radar), on n'a pas besoin de les décrire ici. 35 Un agencement connu, tel qu'indiqué à titre typique par la figure 1, a un sérieux défaut pratique. C'est une exigence ,que les diagrammes polaires effectifs des figures 2 et 3 présenteront un bon compromis satisfaisant entre lés qualités souhaitables :mais =cofitradictoires dè directivité aiguë flâna la 40 boucle principale et de faible dimension des boucles secondaires. 70 25855 3 2054631 Si les éléments d'antenne "a", d'une part, et les éléments d'antenne "b", d'autre part, sont "pondérés", c'est-à-dire dimen-sionnés différemment, afin d'obtenir un bon compromis satisfaisant pour le diagramme de somme de la figure 2, la pondération ne 5 sera pas celle exigée pour obtenir, d'une manière semblable, un compromis bon et satisfaisant en ce qui concerne le diagramme de différence de la figure 3» Une comparaison entre les figures 2 et 3 illustre ce défaut, les deux figures indiquant, à titre typique, le genre de résultat qui est d'ordinaire obtenu même 10 avec une installation bien conçue soigneusement, telle que représentée sur la figure 10. la présente invention cherche à fournir des agencements perfectionnés de réseaux d'antennes utilisant un fonctionnement par somme et différence (ci-après appelés pour plus de brièveté "agencements de réseaux d'antennes à somme 15 et différence") dans lesquels ce défaut est sensiblement réduit. Selon la présente invention, un agencement de réseau d'antennes à somme et différence comprend un réseau d'antennes se composant de plusieurs paires d'éléments d'antennes, les antennes de chaque paire étant disposées symétriquement par rapport 20 au point central du réseau, plusieurs combinateurs de somme et de différence, chacun étant connecté aux deux éléments d'une paire différente, et deux moyens d'addition, l'un étant connecté aux bornes de "somme" de tous les combinateurs et l'autre étant connecté aux bornes de "différence" de tous les combinateurs. 25 les combinateurs peuvent prendre n'importe qu'elle forme parmi un grand nombre de formes connues en soi. Cependant, deux formes préférées sont des organes de couplage ou coupleurs plan-ligne (dits strip-line) et des coupleurs à guide d'ondes. Une forme très convenable de coupleur à guide d'ondes est un 30 dispositif dit T magique plié en plan H. Un exemple de réalisation préféré comprend un réseau qu'on peut faire tourner autour de son point médian et qui comprend plusieurs éléments à espacements égaux, agencés par paires, les éléments de chaque paire étant disposéssymétrique-35 ment par rapport au point médian; plusieurs combinateurs de somme et de différence à quatre bornes, chacun ayant deux bornes connectées aux deux éléments différents d'une paire différente, une borne de somme et une borne de différence, et deux dispositifs d'addition, chacun ayant une borne de somme et autant 40 d'autres bornes qu'il y a de combinateurs, ces autres bornes 70 25855 4 2054631 d'un dispositif étant connectées chacune à la borne de somme d'un comMnateur différent et ces autres bornes de l'autre dispositif étant connectées chacune à la borne de différence d'un eombinateur différente 5 La présente invention est illustrée sur la figure 4 des dessins ci-joints» Cette figure est un diagramme simplifié d'un exemple de réalisation. Sur la figure 4, on ne représente que huit éléments d'antenne, mais ceci n'est destiné qu'à simplifier la figure et, en pratique, on en utiliserait tin plus grand nom-10 bre, par exemple seize. En se référant à la figure 4, les éléments d'antenne sont divisés en éléments "a" a^ à a^ d'un côté du point central P (qui est l'axe vertical autour duquel le réseau dans son ensemble peut tourner dans un plan horizontal) et en éléments "bn 15 b1 à b^ de l'autre côté du point P. Les éléments ayant le même indice numérique constituent une paire, a1 b^ étant ainsi une paire, tout comme le sont a2 b,,, a^ b^ et a^ b^. Les éléments de chaque paire sont connectés à un eombinateur de somme et de différence SD1, SD2, SD3- ou SD4 pour les paires a^ b^, a2 b2, 20 a^ bj et a^ b^, respectivement. Chaque eombinateur a une borne de somme et line borne de différence. Les quatre combinateurs connectés aux quatre bornes de somme sont référencés a^ + b^, a2 +lû2* a3 + ^3 a4 + ^4° ^*es quatre conducteurs connectés aux quatre bornes de différence sont référencés a^ - b^, a2 - b2, 25 a5 ~ b^ et a^ - b^ . Les quatre conducteurs de somme sont amenés à un additionneur AD1 et les quatre conducteurs de différence sont amenés à un second additionneur AD2. On verra qu'en utilisant une nomenclature de signaux en accord avec celle employée pour la figure 1, les conducteurs marqués a + b et a - b des 30 additionneurs AD1 et AD2 respectivement transporteront les signaux A + B et A - B, respectivement. Cependant, comme, sur la figure 4, la combinaison de somme et de différence est séparément effectuée par rapport aux antennes de chaque paire, tandis que, sur la figure 1, les signaux sur tous les éléments 35 "a" sont additionnés et les signaux sur tous les éléments "b" sont additionnés et que la combinaison de somme et de différence est effectuée par rapport aux deux sommations résultantes, le défaut de la figure 1 [ à savoir que la sélection de la "pondération" pour obtenir un compromis satisfaisant entre le carac-40 tère aigu de la boucle principale et la petitesse des boucles 70 25855 5 2054631 secondaires en ce qui concerne le diagramme polaire de "somme" (figure 2) entraîne inévitablement un compromis plus ou moins peu satisfaisant en ce qui concerne le diagramme polaire de "différence" (figure 3)] est en grande proportion supprimé et 5 le constructeur d'une installation telle qu'illustrée sur la figure 4 a toute liberté de choisir une "pondération" qui entraînera un compromis satisfaisant dans les deux cas. Les combinateurs et les additionneurs peuvent prendre n'importe quelle forme parmi un grand nombre de formes connues 10 en soi. Cependant, de préférence, les combinateurs sont constitués par des coupleurs ou organes de couplage plan-ligne ou par des coupleurs à guide d'ondes, une forme très convenable de coupleurs à guide d'ondes étant le T magique bien connu, plié en plan H, à quatre orifices„ Si on utilise cette forme de 15 coupleurs, les orifices de plan E et de plan H doivent être connectés respectivement à l'un ou à l'autre des éléments de la paire à laquelle le coupleur en question est associé, un des deux orifices restants constituant la borne de "somme" du eombinateur et l'autre constituant sa borne de "différence", 20 Avec Tin radar incorporant un agencement de réseaux d'anten nes selon la présente invention et avec le même réseau employé pour la transmission et la réception, la pratique normale consistera à employer l'agencement pour donner seulement la transmission de "somme", la réception de "somme et différence" étant uti-25 lisée; en d'autres termes, la pratique normale consistera à appliquer le signal A + B au conducteur a + b de l'additionneur AD1 (sans entrée au conducteur a - b de l'additionneur Aï)2) mais, lors de la réception, elle consistera à prendre des signaux reçus pour l'utilisation (par des moyens non représentés) â 30 partir des conducteurs a + b et a - b des deux additionneurs. Cependant, comme cela apparaîtra, ce n'est pas la seule manière d'utiliser l'agencement dans un radar, La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire 35 susceptible de variantes et de modification qui apparaîtront à l'homme de l'art. 70 25855 6 2054631 REVENDICATIONS 1o- Agencement de réseaux d'antennes de somme et de différence, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau d'antennes se composant de plusieurs paires d'éléments d'antenne, les an-5 tennes de chaque paire étant symétriquement disposées par rapport au point central du réseau, plusieurs combinateurs de somme et de différence, chacun, étant connecté aux deux éléments d'une paire différente, et deux moyens d'addition, l'un étant connecté aux "bornes de "somme" de tous les combinateurs et l'autre étant 10 connecté aux bornes de "différence" de tous les combinateurs0 20- Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les combinateurs sont des coupleurs plan-ligne (dits strip-line)» 3.- Agencement selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que les combinateurs sont des coupleurs à guide d'ondes. 4.- Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les coupleurs à guide d'ondes sont du type à T magique plié en plan H. 5.- Agencement selon l'une des revendication 1 à 4, carac-20 térisé en ce qu'il comprend un réseau qui peut tourner autour de son point médian et qui se compose de plusieurs éléments à espacements égaux, agencés par paires, les éléments de chaque paire étant symétriquement disposés par rapport à ce point médian; plusieurs combinateurs de somme et de différence à quatre bornes, 25 chacun ayant deux bornes connectées aux deux éléments différents d'une paire différente, une borne de somme et une borne de différence; et deux dispositifs d'addition, chacun ayant une borne de somme et autant d'autres bornes qu'il y a de combinateurs, ces autres bornes d'un dispositif étant connectées chacune à la 30 borne de sommé d'un eombinateur différent et les autres bornes de l'autre dispositif étant connectées chacune à la borne de différence d'un eombinateur différent. 6.- Radar, caractérisé en ce qu'il est adapté pour présenter deux diagrammes polaires effectivement directionnels, de 35 formes différentes, et en ce qu'il a un agencement de réseaux d'antennes de somme et de différence, tel qu'indiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour produire ces diagrammes polaires.