Brevet FR2101144A1 — publié le 19720331

•2101144 • La présente invention concerne une antenne Cassegrain perfectionnée de manière à limiter l'énergie de débordement de cette antenne. On connaît les antennes Cassegrain pour ondes électromagnétiques constituées d'un réflecteur principal pouvant être parabolique ou pseudoparabolique, d'un 5 réflecteur secondaire pseudohyperbolique ou élliptique et d'une source d'excitation dont le diagramme d'émission ou de réception est dirigé vers le réflecteur secondaire. On sait qu'un facteur important de dégradation des performances des antennes de ce type est la perte par énergie de débordement Cen anglais "spill over"]., ^0 En effet l'énergie d'émission ne parvient pas entièrement sur le réflecteur secondaire, et une partie peut tomber sur le sol. L'effet nuisible de cette énergie de débordement se traduit par une dégradation du gain de l'antenne ainsi que par une détérioration du facteur de qualité dépendant de ce gain et de la température de bruit du sol et du ciel. La températu-15 re de bruit du sol est constante et élevée. Celle du ciel, variable, dépend de l'angle d'élévation du système d'antenne par rapport au sol. La température du ciel croît en même temps que diminue l'angle d'élévation. Il n'en reste pas moins qu'aux fréquences de l'ordre de 5GHZ et aux élévations aussi basses que 5° la température du sol est plus importante que celle du "ciel. 20 C'est principalement aux élévations basses que le couplage de l'énergie de débordement avec le sol est maximal. Le procédé généralement employé pour lutter contre ce couplage consiste à recouvrir le sol tout autour de l'antenne d'un grillage métallique. Ce grillage réflecteur formant écran arrête le rayonnement du sol en direction de l'antenne 25 et la partie débordante du lobe de cette antenne est renvoyée vers le ciel où les températures de luminance sont basses. Mais le grillage ne -peut être utilisé qu'avec des antennes de dimensions réduites car la surface à recouvrir n'est alors que de quelques mètres carrés. De plus le système du grillage ne s'applique qu'aux fréquences basses car à ces fréquences les mailles peuvent être lâches. Dans le 30 cas de grandes antennes et de fréquences élevées le coût de ces grillages et leur encombrement deviennent prohibitifs, le grillage doit s'étendre sur des centaines de mètres de longueur et les mailles doivent être serrées de façon à présenter un espacement de l'ordre du centimètre.. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans 35 celui-ci en effet il est possible de diminuer le couplage entre l'énergie de débordement et le sol grâce à un système simple et peu encombrant. L'invention à pour objet une antenne Cassegrain pour rayonnement électromagnétiques en hyperfréquence comprenant dans l'ordre un réflecteur principal, une source d'excitation émettant ou recevant un lobe de rayonnement un réflecteur secon-40 daire coaxial avec ledit réflecteur principal recevant sur sa face réfléchissante 70 31536 2 2101144 «jne partie dudit lobe de rayonnement, un partie débordante du lobe étant dirigée pour certaines positions basses de l'axe de l'antenne en direction du sol provoquant ainsi le couplage de débordement parasite par l'intermédiaire du sol, caractérisée par le fait que l'antenne comporte en outre un déflecteur électrique-5 ment conducteur et solidaire dudit réflecteur secondaire, ledit déflecteur étant disposé après ledit réflecteur secondaire, du côté opposé à la face réfléchissante de ce réflecteur secondaire dans l'espace compris entre le sol et ledit axe de l'antenne de manière à intercepter ladite partie débordante. Selon une particularité de l'invention l'antenne est caractérisée par le fait que ledit déflecteur comporte une surface plane faisant un angle d'environ 45° avec ledit axe de l'antenne. En se référant aux figures schématiques on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments représentés sur ces deux figures portent 15 sur toutes celles-ci les mêmes références. La figure 1 représente un schéma en optique géométrique d'une antenne Cassegrain munie d'un déflecteur selon l'invention. La figure 2 représente une vue schématique en perspective d'un réflecteur secondaire d'une antenne Cassegrain et du déflecteur selon l'invention. 20 Dans la figure 1 on voit des méridiennes du .réflecteur principal 1 et du réflecteur secondaire 2 d'une antenne Cassegrain. Le réflecteur principal est un pareboloîde d'une trentaine de mètres de diamètre et le réflecteur secondaire est un hyperboloïde dont le diamètre est 10 fois moindre. Les deux réflecteurs sont confocaux : F1 représente le foyer du paraboloïde et l'un des foyers de l'hyperbo-25 loïde, F2 représente représente l'autre foyer de l'hyperboloïde. La source d'émission de l'antenne est disposée en F2. L'énergie électromagnétique sous, forme d'un lobe non représenté est rayonnée à partir de la source en direction du réflecteur secondaire 2. Une partie de l'énergie débordante n'est pas interceptée par le réflecteur secondaire 2. Un déflecteur 3 jouant le rôle d'un miroir plan est disposé au 30 niveau du réflecteur secondaire 2. Le plan du déflecteur 3 forme avec l'axe de symétrie 4 de l'antenne Cassegrain un angle de 45° environ. Selon les lois de l'optique géométrique un rayon 5 issu de la source est d'abord réfléchi par le réflecteur secondaire 2 puis par le réflecteur principal 1. Ce rayon prend ensuite une direction parallèle à l'axe 4 de l'antenne. Inversement quand l'antenne -35 fonctionne en réception le chemin parcouru par le rayon est le même mais en sens inverse. Dans le cas où l'on envisage un débordement d'énergie rayonnée le rayon 6 ne passant pas par le réflecteur secondaire 2 et dirigé en direction du sol 7 est intercepté par le déflecteur 3. Le rayon 6 est alors réfléchi vers le ciel. On 40 évite ainsi le couplage de l'énergie de débordement avec le sol. On peut constater 70 31536 3 4 2101144 que le déflecteur selon 1 'invention.est particulièrement avantageux aux élévations basses à l'antenne c'est-à-dire aux angles formés par l'axe de symétrie 4 avec le plan du sol 7 compris entre 5° et 15". Le déflecteur 3 est disposé entre le sol 7 et l'axe de symétrie 4 de l'antenne. Afin d'éviter un accroissement de l'effet de 5 masque occasionné par le réflecteur secondaire et afin de permettre une fixation aisée le déflecteur 3 se trouve en retrait du réflecteur secondaire 2. La trace du plan du déflecteur 3 ne dépasse pas le prolongement de la méridienne du réflecteur secondaire 2. Dans la figure 2 est représentée une vue perspective du réflecteur secondaire 1 n lu 2 et du deflecteur 3. Le déflecteur 3 se présente sous une forme sensiblement carrée dont les dimensions sont approximativement égales au diamètre du réflecteur secondaire 2. Une échancrure trapézoïdale 7 est ouverte à l'intérieur de la surface carrée du déflecteur 3. Le déflecteur 3 est constitué d'une plaque métallique réalisée en alliage d'aluminium, de zinc et de magnésium connu sous le nom com-15 mercial d'AG 5. Grâce à l'echancrure 7 le poids du déflecteur peut être réduit à 100 Kg environ. L1échancrure 7 est masquée par le réflecteur secondaire 2 vis-à-vis des rayons en provenance de la source. Cette échancrure n'intervient pas dans la réflexion des rayons 6 correspondant à l'énergie du débordement dirigée vers le sol. 20 Sur une poutrelle en équerre 8 rattachée à des poutres non représentées sup portant le réflecteur secondaire 2 est fixée la plaque du déflecteur 3. La fixation est assurée par une série de boulons tels que 9 et 10. Pour pallier les efforts dus au vent des tiges 11 et 12 reliées à deux extrémités de la plaque du déflecteur 3 prennent appui en deux points de la poutrelle 8. De même deux autres extrémités 25 de la plaque du déflecteur 3 sont reliées par des tiges 13 et 14 à des poutres non représentées supportant le réflecteur secondaire 2. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux en comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'i-venticn, certains ces éléments du dispositif peuvant être remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique. Le dispositif cbjet de l'invention peut être utilisé dans 'ious les cas où une antenne Cassegrain foncticnnant aux élévations basses produit un couplage de l'énergie de débordement avec le sol. Les appiicaticrs particulièrement intéressantes peuvent être semaine des 35 télécommunications par satellites dans la bande de 4 à 5 GHz. COPY 70 31536 4 2101144 REVENDICATIONS 1/ Antenne Cassegrain pour rayonnement électromagnétique en hyperfréquences, comprenant dans l'ordre un réflecteur principal, une source d'excitation émettant ou recevant un lobe de rayonnement, un réflecteur secondaire coaxial avec ledit réflec-5 teur principal recevant sur sa face réfléchissante une partie dudit lobe de rayonnement, une partie débordante du lobe étant dirigée pour certaines positions basses de l'axe de l'antenne en direction du sol provoquant ainsi le couplage de débordement parasite par l'intermédiaire du sol, caractérisée par le fait que l'antenne comporte en outre un déflecteur électriquement conducteur et solidaire dudit ré-flecteur secondaire, ledit déflecteur étant disposé après ledit réflecteur secondaire, du côté opposé à la face réfléchissante de ce réflecteur secondaire dans l'espace compris entre le sol et ledit axe de l'antenne de manière à intercepter ladite partie débordante. 2/ Antenne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit déflecteur 15 comporte une surface -plane faisant un angle d'environ 45° avec ledit axe de l'antenne. 3/ Antenne selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ladite surface plane du déflecteur présente une forme approximativement carrée dans laquelle est ouverte une échancrure trapézoïdale. 20 4/ Antenne.selon la.revendication 2, caractérisée par le fait que les dimensions hors tout de ladite surface plane sont sensiblement égales au diamètre dudit réflecteur secondaire.