Brevet FR2061510A1 — publié le 19710625

la présente invention concerne des perfectionnements aux dispositif s aériens hyperfréquences du type antenne Cassegrain. L'invention permet de réaliser une antenne Caisegrain ne présentant pratiquement pas d'"effet de masque". Une antenne Cassegrain est constituée d'un miroir principal généralement parabolique illuminé par l'intermédiaire d'un miroir auxiliaire généralement hyperbolique, homofocal au précédent, et dont l'un des foyers coïncide avee le entre de phase de la source primaire. Cette dernière se trouve placée au voisinage du sommet du réflecteur principal. Ce dispositif' présente divers avantages mécaniques et électriques par rapport à celui qui utilise une source au foyer d'un simple réflecteur parabolique.La source qui peut être complexe et volumineuse est d'un accès facile, elle est placée près du récepteur ce quiévi-t;e les pertes dans le guide d'alimentation. Le rayonnement primaire non intercepté par le réflecteur ('spill-over") est orienté -vers le ciel et non vers la terre et ne donne pas lieu à une élévation de la température de bruit de l'antenne.Cependant, sous cette forme simple, l'antenne -Cassegrain présente un inconvénient majeur surtout lorsqu'elle est de dimensions relativement modestes (diamètre inférieur à 80 ou 100 longueurs d'ondes). Cet inconvénient résulte du masque formé par le réflecteur auxiliaire ; la directivité de la source primaire étant limitée par ses dimensions transversales, si l'on veut éviter une perte d'énergie prohibitive, le réflecteur auxiliaire doit tore assez grand pour intercepter la mat erre partie du rayonnement primaire.Mais, Si son diamètre dépasse le dixième ou le huitième de celui du réflecteur principal, on constate une di mintition du gain et surtout une augmentation importante du niveau des lobes latéraux de l'antenne. Pour remédier à l"'effet de masque", il existe une technique utilisant les propriétés polarisantes des réseaux de fils parallèles. Le montage pourra par exemple comporter un réflecteur auxiliaire formé de fils -parallèles horizoetaux et un réflecteur auxiliaire tapissé par un réseau de fils parallèle orienté à 450 par rapport aux précédents. On montre que le réflecteur auxiliaire est transparent aux ondes réfléchies par ce réflecteur principal. la réalisation d'une telle antenne est relativement complexe Un ob;jet'de-la présente invention concerne-une réalisation simplifiée d'une antenne Cassegrain sans effet de masque.Bans ce but, l'antenne comporte un réflecteur auxiliaire à propriétés réfléchissantes pour des ondes à polarisation circulaire de sens donné et', tran'sarente's- pour des ondes polarisées circulairement dans le sens inverse, les moyens d'émission (ou de réception) étant constitués par une source primaire à polarisation circulaire. Les caractéristiques de la présente invention apparattront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma selon un plan transversal d'un réflecteur auxiliaire conforme à l'invention - les figures 2 et 3, delix exemples de disposition d'un réseau selon la figure i - la figure 4, un élément du réseau constituant le réflecteur auxiliaire, selon une autre forme de réalisation - la figure 5, un schéma d'une antenne Cassegrain conforme à l'invention. Une antenne Cassegrain, réalisée conformément à l'invention, utilise un réflecteur auxiliaire ayant des propriétés réfléchissantes ou passantes aux ondes à polarisation circulaire selon leur sens de polarisation (droite ou gauche). Suivant l'invention, le réflecteur auxiliaire est composé d'un réseau bi-dimensionnel d'éléments disposés de manière déterminée et constituant, par exemple, un réseau à mailles triangulaires ou carrées. Chaque élément du réseau est tel qu'il constitue un obstacle réfléchissant pour une onde incidente à polarisation circulaire de sens donné, à droite par exemple. Il est alors équivalent à une ligne de transmission ouverte ou fermée par un court-circuit à une extrémité. Par contre, lorsque l'onde incidente est de polarisation inversée, soit à gauche dans l'e em- ple envisagé, l'élément est passif et est dit transparent pour cette onde qui le traverse. La réflexion ou la transmission s'effectue sans changement du sens du-polarisation dé l'onde incidente correspondante. la figure 1 représente un schéma, -suivant un plan transversal, d'un réflecteur auxiliaire conforme à l'invention. Chaque élément est constitué par une hélice métallique, droite par exemple. la forme pourra etre cyclindrique ou s'en éloigner plus ou moins. Une onde incidente circulaire droite (1) induit un courant progressif. L'extrémité de l'hélice e-tant ouverte, Inonde est réfléchie en (2)sans oiiangeent de sens Par contre, si l'onde incidente est pola risée circulairement à gauche (3), elle est transmise en (4), l'hélice est trassparente. Le réflecteur formé d'un réseau d'hélices, tels les éléments 5 à 9 figurés correspondant à une colonne ou à une ligne, peut être réalisé au moyen d'un support diélectrique 10 dans lequel sont encastrées les hélices selon des techniques connues. Les figures 2 et 3 représentent à titre d'exemple des dispositites suivant un réseau carré et suivant un réseau triangulaire ayant respectivement 25 et 23 éléments répartis bidimensionnellement en lignes et colonnes. Selon une autre forme de réalisation conforme à l'invention, chaque élément du réflecteur auxiliaire est constitué d'un guide d'ondes rond ou carré comportant un filtre de polarisation linéaire interposé entre deux dispositifs déphaseurs. la figure 4 représente un élément de ee type constituant un filtre à polarisation circulaire. Un guide carré 41 comporte un premier dispositif déphaseur sensible à la polarisation, tel une lame diélectrique 42 disposée suivant un plan diagonal du guide et qui introduit un déphasage différentiel de 900 entre les deux composautes rectilignes de la polarisation circulaire incidente.Cette lame est suivie d'un filtre de polarisation linéaire constitué, par exemple, d'une lame métallique ou d'un réseau 43 de fils parallèle inclinés à 450 par rapport au plan de la lame 42. Ce filtre joue le rôle de court-circuit pour une polarisation rectiligne. Une seconde lame diélectrique 44 est ensuite disposée selon le m8me plan que la première. la lame diélectrique 42 transforme une onde incidente (1) à polarisation circulaire droite par exemple, en une onde à poarisation rectiligne qui est réfléchie par le filtre de polarisation linéaire et ressort en (2) à l'entrée du guide 41 sous forme d'onde polarisée circulairement à droite. Pour une onde incidente polarisée circulairement à gauche (3), la polarisation rectiligne créée par la première lame est orthogonale à la précédente et traverse le filtre 43 de polarisation. L'onde est à nouveau transformée en polarisation circulaire gauche par la deuxième lame 44 et sort en (4) à l'autre extrémité du guide 41. D'autres formes de réalisation du réflecteur auxiliaire sont possibles. Si l'on désire réaliser une antenne à balayage électronique le montage décrit à l'aide de la figure 4 est particulièrement avantageux, car il permet d'introduire un-dispositif de côntle, tel un déphaseur, commandé, après le filtre de polarisation linéaire. Il re'sulte des pr:iétés décrites concernant un réflecteur conforme à Ifi-nvettion et constituant un filtre à polarisation cir circulaire, que son utilisation comme réflecteur auxiliaire dans un montage du type Cassegrain permet pratiquement d'éliminer l'effet de masque. L'antenne Cassegrain doit comporter une source primaire à polarisation circulaire de sens déterminé soit droite, soit gauche, corrélativement avec. l'effet réfléchissant ou trans mussif du réflecteur auxiliaire associé. Il est entendu quelea dénomination de source utilisée.s'applique aussi bien à l'émission qu'à la réception. la figure 5 représente, à- titre d'exemple, un schéma d'une antenne Cassegrain conforme à l'invention. Le réflecteur auxiliaire 51 comporte un réseau d'éléments, tel un réseau d'hélices droites (figures 1, 2, 3). La source primaire 52 est constituée par une antenne hélicoidale correspondant à une polarisation circulaire droite. Ainsi, une onde émise (1) est- réfléchie par le réseau et illumine le réflecteur principal 53 avec une polarisation droite (2). Ce dernier est un simple réflecteur ne comportant pas de dispositif polarisant. Il réfléchit à son tour tonde (2) incidente en changeant le sens de la polarisation qui devient circulaire gauche (3). Par suite de ces propriétés, le réflecteur auxiliaire 51 est transparent pour une onde de ce sens et ne produit pas d'effet de masque.En toute rigueur- le réflecteur auxiliaire ne peut être considéré comme parfait mais la perturbation résultante est pratiquement négligeable. Un raisonnement analogue peut être fait à la réception en inversant les directions de propagation des ondes (1) à (4). Par suite de la suppression quasi-totale de l'effet de masque aucune contrainte ne subsist quant aux dimensions du réflecteur auxiliaire qui peut être choisi plus grand que d'ordinaire et, par exemple, atteindre les dimensions du réflecteur principal 53. L'invention est en particulier envisagée pour être utilisée dans le domaine des techniques de détection électromagnétique et constituer des aériens de radars. Les caractéristiques et les avantages de la présente invention apparaissent dans la description faite, donnée à titre d'exemple non limitatif. Il est entendu que-toute varianfite de réa lisatian conforme à ces caractéristiques est incluse dans l'invention R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif aérien hyperfréquence du type antenne Cassegrain fonctionnant en polarisation circulaire dans lequel, le'réflecteur auxiliaire (51) est constitué par un réseau bidimensionnel d'éléments à polarisation circulaire disposés dans un support diélectrique Ç.io), caractérisé én ce que les éléments du réseau sont des hélices métalliques de même sens. 2. Dispositif aérien hyperfréquence du type antenne Cassegrain fonctionnant en polari8ation circulaire dans lequel, le réflecteur auxiliaire (') est constitué par-un réseau bidimensionnel d'éléments à polarisation circulaire disposés dans un support diélectrique (40), caractérisé en ce que les éléments du réseau, identiques, sont constitués chacun par un guide d'onde (41) comportant -un filtre à polarisation rectiligne (43) interposé entre deux. dispositifs déphaseurs (42, 44) transformant une onde à polarisation circulaire en une onde -à -polarisation rectiligne. 3. Antenne Cassegrain selon 1 ou 2, où la source-primaire est Rne antenne du type hélicoïdal de sens correspondant à celui des ondes réfléchies par le réflecteur auxiliaire. 4. antenne Cassegrain selon 2 ou 3 où chaque élément est constitué par un guide d'onde carré comportant deux lames diélectriques (42, 44) orientées selon un même plan diagonal du guide, et un ;seau de fils métalliques. parallèles inclinés à 450 par rapport audit plan. 6. pantenne Cassegrain selon 2 ou-4, où ut dispositif de contrôle de l'amplit,ude et/ou de la phase des ondes électromagnétiques passantes est disposé en aval-du filtre à polarisation rectiligne.