Brevet FR2460051A1 — publié le 19810116

Rangée de dip8les en croix avec réflecteur pour le rayonnement d'une onde à polarisation circulaire composée de deux ondes à polarisation linéaire. La présente invention se rapporte à une rangée de dipeles en croix comportant un réflecteur pour le rayonnement d'une onde à polarisation circulaire composée de deux ondes à polarisation linéaire. Dans la haute atmosphère, il existe différentes couches ionisées qui contiennent des électrons libres et des ions en grand nombre. L'ionisation s'effectue généralement par effet photoélectrique, c'est-àdire sous l'effet des rayons solaires ultraviolets à ondes courtes qui sont complète- ment absorbés dansla haute atmosphère. Comme la densité de l'air est très faible à ces hauteurs, les charges se recombi- nent très lentement si bien qu'il s'établit une haute valeur équilibrée de l'ionisation. Dans la couche la plus élevée, celle-ci disparatt suffisamment lentement pour qu'il en subsis- te un reste Jusqu'au matin. Pendant le Jour, une division en trois couches est possible, ces trois couches étant désignées par D, E et F. Pour la propagation des ondes électromagnétiques, la couche extérieure F, désignée couche F-2, est déterminante. Son état d'ionisation ne suit aucune règle simple. La courbe du jour est très différente selon la saison et les degrés de longitu- de et de latitude. Pour les transmissions par satellites et engins spaciaux, il est nécessaire de connaître exactement la nature de l'ionosphère extérieure et de la magnétosphère. Pour leur étude, on utilise la technique de la dispersion incohérente. Dans ce procédé on envoie dans l'atmosphère un rayonnement à onde courte à partir d'un émetteur de grande puissance et d'une antenne fortement focalisante. Une partie de l'énergie rayonnée est rétrodiffusée vers l'endroit d'émission par l'arête supérieure du type nuage de la couche E après réflec- tion sur la haute couche F-2. D'après l'importance de la rétrodiffusion on peut tirer des conclusions sur le comporte- ment de la couche F-2. En pareil cas la rotation du sens de polarisation est particulièrement importante. L'étude de l'ionosphère extérieure nécessite par conséquent des antennes fortement focalisantes qui peuvent émettre et recevoir indif- féremment toutes les polarisations, c'est-à-dire linéaires (horizontales, verticales), circulaires gauche, circulaires droite. Mais non seulement l'étude de l'ionosphère au moyen de radars, mais aussi d'autres cas, par exemple la suppression des échos de pluie, nécessitent des radars à polarisation purement circulaire. Par ailleurs, pour les liaisons radioen lO particulier avec des satellites et engins spaciaux, onutlise de - préférence une polarisation circulaire. Pour l'émission d'ondes électromagnétiques à polari- sation linéaire ou circulaire, il est par exemple connu d'uti- liser des dip8les en croix. Si l'on veut obtenir un diagramme de rayonnement fortement focalisé, il faut installer plusieurs dip8les en croix disposés en ligne devant un réflecteur. En pareil cas cependant les diagrammesderayonnement des deux di- p8les ne sont pas identiques pour la polarisation longitudinale (c'est-àdire dans le sens des dipeles colinéaires) et la polarisation transversale (c'est-à-dire dans le plan perpendi- culaire aux dipSles colinéaires). Par ailleurs, le diagramme pour la polarisation longitudinale dans le plan perpendiculaire aux dipoles colinéaires présente une plus grande largeur de rayonnement. Une telle antenne ne convient toutefois pas, par exemple pour l'étude de la ionosphère extérieure. Il n'est ainsi en particulier pas possible, en tant qu'émetteur primaire pour une antenne de réflecteur d'utiliser une rangée de dip8les en croix pour obtenir une caractéristique directionnelle encore plus prononcée. Pour réaliser un haut rendement superficiel pour la polarisation circulaire, il est en outre nécessaire que les diagrammes du rayonnement dans le plan perpendiculaire à la ligne focale présentent la même forme pour les deux sens de polarisation. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser une rangée de dip8les en croix comportant un ré- flecteur pour l'émission d'une onde à polarisation circulaire constituée de deux ondes à polarisation linéaire, rangée qui, grâce à des moyens techniques simples, présente des diagrammes de rayonnement de meme forme dans le plan perpendiculaire aux dip8les colinéaires, pour les deux polarisation linéaires et qui, en liaison avec un réflecteur, donne un très haut rende- ment surperficiel avec des réflecteurs de dimensions favora- bles ainsi qu'une bonne polarisation circulaire de la totalité de l'antenne. Par ailleurs il s'agit d'adapter la différence d'impédance entre les dip8les rayonnant la polarisation longi- tudinale et la polarisation transversale. Avec une rangée de dip81es en croix du type précité ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le réflecteur pour la polarisation transversale est réalisé sous la forme d'un réflecteur plan et que, par mise en place d'élé- ments conducteurs il est en meme temps réalisé sous la forme d'un réflecteur angulaire pour la polarisation longitudinale. Les avantages obtenus avec l'invention résident en particulier dans le fait qu'en adaptant la forme des deux diagrammes de rayonnement produits par les dip8les longitudi- naux et transversaux, on émet dans le plan perpendiculaire aux dip8les colinéaires une polarisation circulaire à haut rende- ment. Si la rangée de dip8les en croix selon l'invention est utilisée comme émetteur primaire d'une antenne cylindroparabo- lique à alimentation décentrée, on obtient un rendement su- perficiel considérablement accru. L'utilisation de la rangée de dip8les en croix selon l'invention en tant qu'émetteur primaire permet decon&ruire ainsi des antennes à réflecteurs de plus faibles dimensIas. En particulier avec les antennes de trs haute fé- quence à grnd diatre de réflecteur la présente invention réalise une importante économie de matériau et de prix. Par l'élimina- de la différence d'impédance entre les dip8les rayonnant la polarisation longitudinale et la polarisation transversale on augmente en outre le rendement global de ces antennes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription de deux modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure la représente une vue latérale ou en coupe de la rangée de dip8les en croix selon l'invention; la figure lb est une vue en plan de la figure la; e$$e uemoauawTeTnolpuadaed sesodsTp quos u'..... I'.... C' t xToaz ua salgdTp sep 'eiTsaoAsuPaq uoTeslaelod e. epuo,I qugeqawa IsaeIdTp sel go aT enbloqueedopulIú anaeaoel$a' np aIeToO auSîT el suep sesodslp quos u '... 'c....' 'I Sú xloao ua salgdlp sep 'eiTuupnql2uoI uogesTlaeod is apuoI 4ueqqem9 'isaTgdp sel ósvo Tlaied us anblToqejedoipuIlXo auuaeue aunp airewiad aneqawa,nb queq ua uolqueAul,I uolas xloao ua saeQdlP ep apSuea el ap uolqlsodsIp el uoi4eslIu9a ap aldwaxe eaqne,nb,uq. ue aquesgada a eaanZlJ vu Oú -T * nanqoeI$a el enb xanortuo ewawm el uo.iAue 4uo Zú '1ú:E 'la seaeq op eawo$ uesanapnpuoo squew -9a1 sal esanalTel and IV quemeuuolgouo$ ap apuop anen9uol el sIo$ SEO'O uoaIAue aeuesgadai aú:1ú '2 "1 seaaeq op ewaoi ue s.n4oonpuoo squaeuagi sep eaqqwulp al ' quewauuouq \ -ouDo ap apuop anen2uoT el sIoJ 1'0 uoaiAue,p aoueagjaad op aeuesga.dea TT iaeqoei$ga ne gaoddvi and aoueqslp eI 'aiTsseogu guamnIosqu sud sIojeqnog gseu enbTa$aoe9 quawapaoooa un I1 Jneoale$ga ne qaoddea and aouv4slp eiqie$ aun quaquespad oaud.... el.... 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Ir 9 4I xloao ua saledlp sol 'qI ge '-I seanoI$al ans amLwad ana,0awo9P $uuAies uoIsuoAulI UOoles xio-o ua salgdTp op aoguva el oaAe enbTloqejt>doipuliXo auuaue aun,sa a arnSIj el = t..DTD: L S 009Z ligne focale. L'émission du rayonnement de l'onde électroma- gnétique à polarisation circulaire s'effectue en direction du réflecteur cylindroparabolique 12. Les dimensions du réflec- teur cylindroparabolique 12 ont été choisies dans cet exemple de réalisation de façon que le quotient de la longueur du réflecteur dans la ligne focale par son diamètre perpendicu- laire à celle-ci soit d'environ 0,45. De cette façon, en plus d'une grande stabilité mécanique, on obtient un rendement su- perficiel optimal de l'antenne d'environ 90% en cas d'excita- tion supposée uniforme de la rangée de dip8les en croix. Le mode de fonctionnement de la rangée de dip8les en croix selon l'invention pour l'émission d'une onde à pola- risation circulaire consiste à utiliser un type de réflecteur dépendant de la polarisation qui, pour la polarisation trans- versale, agit en tant que réflecteur plan et simultanément en tant que réflecteur angulaire pour la polarisation longitu- dinale. Cela est obtenu par la mise en place des éléments conducteurs en forme de barres 21, 22 au-dessus d'un réflec- teur plan 11. Les éléments conducteurs en forme de barres 31, 32 servent à l'adaptation de l'impédance des dipeles longi- tudinaux et transversaux. Leur action pour la polarisation longitudinale correspond à un décalage du réflecteur ll sans modifier toutefois l'impédance et le diagramme de rayon- nement de la polarisation transversale. L'influence de ces éléments conducteurs 31 32 sur le diagramme de rayonnement de la polarisation longitudinale est relativement faible. La rangée de dip8les en croix selon l'invention, convient en particulier comme émetteur primaire des antennes à réflecteurs comportant une ligne focale ou un plan focal. REVENDICATIONS 1. Rangée de dip8les en croix avec un réflecteur pour le rayonnement d'une onde à polarisation circulaire composée de deux ondes à polarisation linéaire, caractéri- sée par le fait que le réflecteur (11) pour la polarisation transversale est réalisé sous la forme d'un réflecteur plan et, que par mise en place d'éléments conducteurs (21, 22), il est en même temps réalisé sous la forme d'un réflecteur angulaire pour la polarisation longitudinale. 2. Rangée de dip8les en croix selon la revendica- tion 1, caractérisée par le fait que les éléments conduc- teurs (21, 22) sont en forme de barres, qu'ils sont disposés symétriquement et parallèlement aux dip8les colinéaires des dip8les en croix (1, 2,.....,1.....,n) et qu'ils sont placés à une distance déterminée du réflecteur et parallèlement à celui-ci. 3. Rangée de dip8les en croix selon la revendica- tion 2, caractérisée par le fait que les éléments conducteurs (21, 22) sont disposés au-dessus du réflecteur (11) à une distance h qui est plus petite que la demi-longueur d'onde de fonctionnement (i) des dip8les en croix (1, 2,.... . n). 4. Rangée de dip8les en croix selon la revendica- tion 3, caractérisée par le fait qu'à une distance des di- p8les en croix 1, 2,.........., n) de 1/4 de fois la lon- gueur d'onde de fonctionnement du réflecteur des deux côtés des dip8les colinéaires sont respectivement installés des éléments conducteurs en forme de barres à une distance (a) de 0,45 fois la longueur d'onde de fonctionnementet que les deux éléments conducteurs présentent par rapport au réflec- teur également une distance (h) de 0,45 fois la longueur d'on- de de fonctionnement (1) 5. Rangée de dipSles en croix selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que des deux cStés et Parallèlement auk dip8les colinéaires sont en plus disposés de la même façon d'autres éléments conduc- teurs en forme de barres (31, 32) qui présentent une faible distance par rapport au réflecteur (11). 6. Rangée de dip8les en croix selon la revendica- tion 5, caractérisée par le fait que les éléments conducteurs supplémentaires (31, 32) en forme de barres sont de préférence disposés à une distance du réflecteur d'environ 0,1 fois la longueur d'onde de fonctionnement (a). 7. Rangée de dip8les en croix selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée par le fait que les éléments conducteurs en forme de barres (21, 22; 31, 32) pré- sentent un diamètre de l'ordre de grandeur de 0,025 fois la longueur d'onde de fonctionnement ()). 8. Rangée de dip8les en croix selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que les éléments conducteurs (21, 22; 31, 32) présentent la m9me lon- gueur que le réflecteur (11). 9. Rangée de dip8les en croix selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les dip8les, rayonnant l'onde à polarisation longitudinale des dip81es en croix (1, 2,....,i,....,n) sont disposés parallè- lement dans la ligne focale d'un réflecteur cylindroparabolique (12) et que les dip8les, rayonnant l'onde à polarisation trans- versale des dip8les en croix (1, 2,....,i,.....,n) sont dispo- sés perpendiculairement à cette ligne focale, le rayonnement s'effectuant en direction du réflecteur cylindroparabolique (12).