Brevet FR2092637A1 — publié le 19720128

La présente invention a pour objet une antenne qui combine les fonctions d'antenne radar et d'antenne IF]?, c'est-à-dire de système d'identification dite "ami-ennemi". Il peut en effet être utile de disposer d'interrogateurs 13?]? 5 avion-avion, mais l'installation d'une antenne IîT pose alors des problèmes d'encombrement. La position idéale est le nez de l'avion, or cette place est habituellement occupée par l'antenne du radar principal. .Le système proposé présente l'intérêt de grouper les deux 10 antennes dans le nez_.de .l'avion, si l'antenne du radar principal est du type Cassegrain inversé, fonctionnant h une fréquence beaucoup plus élevée que celle du système IÏT. Une antenne combinée suivant l'invention adaptée à deux fréquence très différentes et à une polarisation donnée est 15 caractérisée en ce qu'elle comporte d'une part un ensemble Cassagrain inversé, connu en soi, adapté à la plus élevée des deux fréquences et comprenant essentiellement ■une source primaire rayonnant des ondes de polarisation autre que ladite polarisation donnée ; un miroir avant semi-transparent, 20 réflecteur pour les ondes ayant sensiblement ladite fréquence plus élevée et se propageant avec ladite polarisation autre ; et un miroir arrière mobile par rapport à la source, réfléchissant totalement lesmêjes ondes en changeant leur polarisation en ladite polarisation donnée ; 25 d'autre part un alignement d'éléments rayonnants, connu en soi, ——__ rayonnant des ondes ayant la plus faible desdites fréquences et ladite polarisation donnée, alternativement avec un diagramme étroit dirigé vers ledit miroir arrière et réfléchi par celui-ci, et avec un diagramme large et dirigé en sens opposé, ledit aligne-30 ment étant sensiblement disposé sur l'axe passant par ladite source primaire et perpendiculaire au miroir semi-transparent, et en avant de celui-ci. Par polarisation "autre" on entend la polarisation dans laquelle se trouvent les ondes rayonnées par la source primaire de 35 l'ensemble Cassegrain, c'est-à-dire, si l'antenne rayonne en polarisation rectiligne, la polarisation rectiligne de direction perpendiculaire, et si elle rayonne en polarisation circulaire, la polarisation circulaire de sens inverse. 70 20370 2092637 - 2 - Dans un mode préféré de réalisation, en polarisation rectiligne, le miroir arrière est constitué de deux réseaux de fils, coplanaires par exemple, placés à l'avant d'un réflecteur métallique, pétant la longueur d'onde du radar. Le 5 premier réseau, classique dans un tel réflecteur est constitué de fils parallèles inclinés à 'tf/4 sur la direction de polarisation de l'onde incidente, et espacés de l'ordre de/^,/4. Les fils du second réseau sont perpendiculaires aux précédents et esijacés de l'ordre de ^ /10, pétant la longueur d'onde du système IFF, de 10 l'ordre de 10A, : ce réseau ne perturbe pas l'onde radar, car il est trop "lâche" par rapport à (de l'ordre de celle-ci) tandis qu'il contribuera à la réflexion totale des ondes de l'IFï1. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et en se reportant aux figures parmi lesquelles î 15. - la figure 1 représente le schéma de principe de l'antenne suivant l'invention ; - La figure 2 est une vue agrandie partielle de la figure 1 ; - Les figures 3 et 4 sont des diagrammes explicatifs, et - La figure 5 montre un exemple préféré de réalisation suivant 20 l'invention d'un des éléments de l'antenne de la figure 2. On a représenté schématiquement figure 1 une antenne suivant l'invention logée dans le nez A d'un avion, se déplaçant dans le sens indiqué par la flèche. L'antenne comporte essentiellement des éléments rayonnants 25 par exemple un alignement de dipôles 1, adapté à une fréquence f donnée, et un ensemble du type Cassegrain inversé adapté à une fréquence F très supérieure à f (par exemple de l'ordre de 10 f) comportant une source 2, un réflecteur avant semi-transparent 3 et un réflecteur arrière 4 rotateur de polarisation, l'alignement 30 étant choisi et placé de sorte qu'il puisse alternativement, suivant son alimentation, rayonner vers l'arrière un faisceau étroit Io réfléchi par le réflecteur 4 en 1^, et vers l'avant un faisceau large C. A cet effet l'alignement est placé entre la pointe du nez de l'avion et l'ensemble Cassegrain, ce dernier 35 rayonnant en R le faisceau de radar principal, tandis que les faisceaux 1^ et C constituent de façon connue les faisceaux "Interrogation" et "Contrôle" de l'interrogateur IFF. Cette 70 20370 2092637 _ 3 - combinaison, outre qu'elle permet de placer las aériens des deux systèmes dans le nez de l'avion, permet de donner en permanence au faisceau d'interrogation la même orientation que celle du faisceau radar, le faisceau contrôles, lui, reste fixe saïss incôn—v . 5 venient puisque c'est un faisceau laïrge, dont la fonction sssen—' tielle est.de couvrir les lobes secondaires du faisceau interrogation ("Side lobe blahking"). l'alignement 1 peut avantageusement être du type Yagi connu, et représenté figure 2 : un dipôls 11 constitue le dig$3Le 10 rayonnant principal ; il est associé à um dipôOLe réflecteur 12 et à plusieurs dipôles directeurs, 13, 14» 15,. î6« En alimentait; le dipôle 11 on obtient le faisceau étroite I®. lie faisceau largp On va maintenant expliquer le fonctionnement de. cette antenne combinée. Pour fixer les idées on se place dans le cas courant où le rayonnement du faisceau radar à fréquence F est à polarisation 25 verticale ; dans ce cas la source 2 rayonne en polarisation horizontale et le miroir 3 pour la fréquence considérée réfléchit totalement les ondes à polarisation horizontale tandis, qu'il est entièrement transparent aux ondes à polarisatioa verticale : de façon connue le réflecteur 3 peut être constitué d'un ensemble 30 de fils ou lames horizontaux parallèles à la direction de polarisation des ondes rayonnées par 1a. souree 2, régulièrement espacées d'une distance e.j de l'ordre du dixième de la longueur d'onde^r des ondes considérées. Par exemple si F est de l'ordre de t00Q®iic/s, e^ sera de l'ordre de 3 mm. Après réflexion en 3, les ondes à. 35 fréquences F rayonnées par. la source 2 sont réfléchies, en polarisation verticale par le miroir 4, et forment le faisceau Le miroir 4 peut être, comme il est bien connu,, constitué 70 20370 2092637 , 4 - panneau de fils parallèles inclinés à 45° sur l'horizontale espacés de eg de l'ordre de /Ir/10 associé à un réflecteur métallique parallèle au plan des fils et placé à d=~^ /4 à l'arrière de celui-ci. Ou encore pour une bande passante plus large le réseau 5 de fil peut être du type lâche, les fils étant espacés de Ce miroir perturbe peu la polarisation de 11 onde à fréquence f et longueur d'onde A ^ rayonnée par les dipôles, du fait que d'une 10 part vis-à-vis de celle-ci le réseau de fils peut être considéré comme "serré" donc réflecteur, le rapport e^/^ étant très inférieur de 1/10 et que d'autre part d/^ est très inférieur à 1/4* En fait il y a apparition, à la fréquence f, d'une faible composante à polarisation horizontale, composante qui est réfléchie par 15 le miroir 3 et qui après plusieurs réflexions entre les deux miroirs 3 et 4 vient contribuer à la formation des lobes secondaires du faisceau interrogation. Il est possible éventuellement de supprimer cet effet perturbateur en modifiant la structure du miroir polariseur. Ce 20 miroir réalisé de manière classique, crée entre les ondes incidentes et réfléchies un déphasage différentiel^ fonction de la fréquence f de celles-ci comme représenté figure 3, et sensiblement égal ici à "'H par construction pour une bande de fréquence centrée sur f = F, fréquence d'adaptation de l'antenne radar. 25 L'effet parasite de ce miroir sur le rayonnement à fréquence f est fonction de la valeur du déphasage pour f = f ; on voit que cette valeur est très faible, Il est possible d'obtenir un déphasage différentiel plus réduit aux faibles fréquences et pratiquement de l'annuler à la fréquence f, en utilisant suivant 30 l'invention un réflecteur rotateur de polarisation conforme à la figure 5, celui-ci comportant en plus des éléments classiques (réflecteur métallique 51, support électrique 52 et réseau de fils serrés 53 espacés de l'ordre de^r/4) un second réseau de fils parallèles 54, perpendiculaires aux fils du réseau 53 et espacés 35 de l'ordre de grandeur de^/10, soit de l'ordre de 10.^ /4, c'est-à-dire un réseau "lâche" pour la fréquence F et "serré" pour* la fréquence f : ce réseau sera donc sans effet sur l'onde à 70 20370 2092637 - 5 - fréquence F mais assurera une reflexion sans rotation de polarisation de l'onde IïT. Quant au radôme constitué par le nez de l'avion, généralement formé d'une paroi diélectrique monolithe' adaptée dans la bande 5 radar, il constitue une peau relativement mince dans la bande IFF et est pratiquement transparent à la fréquence f. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et/ou représentés uniquement à titre d'exemple ; notamment la polarisation du rayonnement pourra être quelconque, 10 à condition de choisir en conséquence suivant l'art connu, les divers réflecteurs et les éléments rayonnants. 70 20370 2092637 - 6 - RgVENDICATIOHS 1. Antenne combinée adaptée à deux fréquences très différentes et à une polarisation donnée, caractérisée en ce qu'elle comporte : - d'une part, un ensemble Cassegrain inversé, connu en soi, adapté à la plus élevée des deux fréquences et comprenant essentiellement 5 une source primaire rayonnant des ondes de polarisation autre que ladite polarisation donnée ; un miroir avant semi-transparent, réflecteur pour les ondes ayant sensiblement ladite fréquence plus élevée et se propageant avec ladite polarisation autre ; et un miroir arrière mobile par rapport à la source, réfléchissant 10 totalement les mêmes ondes en changeant leur polarisation en ladite polarisation = donnée ; - d'autre part un alignement d'éléments rayonnants, connu en soi, rayonnant des ondes ayant la plus faible desdites fréquences et ladite polarisation donnée, alternativement avec un diagramme 15 étroit dirigé vers ledit miroir arrière et réfléchi par celui-ci, et avec un diagramme large et dirigé en sens opposé, ledit alignement étant sensiblement disposé sur un axe passant par ladite source primaire et perpendiculaire au miroir semi-transparent, et en avant de celui-ci. 20 2. Antenne suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, ladite polarisation donnée étant linéaire, ledit alignement est constitué de dipôles. 3« Réflecteur total utilisable notamment dans l'antenne suivant la revendication 2, rotateur de polarisation pour les ondes 25 ayant une première fréquence donnée et sans influence sur les ondes ayant une seconde fréquence, beaucoup plus faible que la première, comportant un réseau de fils parallèles espacés d'une distance de l'ordre du dizième de la longueur d'onde ^ de ladite première fréquence, et un panneau métallique placé à àr/4 du 30 plan de réseau, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second réseau de fils parallèles, sensiblement coplanaire avec le premier, les fils du second réseau étant perpendiculaires à ceux du premier et leur écartement étant de l'ordre de' grandeur du dizième de la longueur de l'onde ayant la deuxième fréquence.