Brevet FR2484155A1 — publié le 19811211

La présente invention concerne un dispositif de fenêtre électromagnétique très résistant destiné à assurer une bonne protection d'aérien même dans des conditions ambiantes sévèresa On rappelle que de tels dispositifs comportent un radome c'est-à-dire une fenêtre transparente à l'énergie électromagnoé tique, constituée de feuilles de diélectrique identiques ou de matériaux différents Les dispositifs de fenêtre électromagnétique classiques n'ont pas une tenue mécanique suffisante pour supporter des vents très violents ou de fortes pressions. Et le Droblème de la protection de l'antenne est d'autant plus difficile à résoudre d'une façon satisfaisante que les surfaces à protéger sont plus grandes. Selon l'invention le dispositif de fenêtre éleotromagnétique est caractérisé en ce qu'il comporte un assemblage de guides d'onde accolés suivant leurs parois latérales et dont les extr6- mités constituent deux surfaces définissant deux faces opposé6es dudit assemblage et en ce que le radome dudit dispositif épouse la forme de l'une des faces dudit assemblage dont il est rendu solidaire. D'autres caractéristiques apparaitront ee l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de fenêtre électromagnétique selon l'invention et de l'aérien qu'il protège; - la figure 2 est une vue de face schématique d'une partie du dispositif selon l'inventions - la figure 3 est une vue schématique en coupe de l'ensemble selon la figure 1; Sur les différentes figures les éléments correspondants sont repérés par les mêmes nombres. La figure 1 représente un dispositif d4' fenêtre électroma- gnétique 1 placé comme protection devant un aérien 4. Ce dispositif de fenêtre électromagnétique se compose de deux!parties solidaires l'une de l'autre: - un assemblage 3 qui peut être assimilé à la juxtaposition de guides d'onde tel que celui repéré par son extrémité A B C-D - - un radome diélectrique 2, rendu solidaire de l'assemblage 3 et épousant la forme de la face de l'assemblage 3 opposée à l'aérien 4. Dans le montage qui est décrit le radome 2 réalisé - 1 - - 2 _ 2484155 en un stratifié de verre, a été rendu solidaire de l'assem- blage 3 par un cerclage non représenté sur la figure. Par ailleurs cette figure montre le raccordement de l'assem- blage 3 avec l'aérien 4 par un tunnel 6 prolongeant la surface extérieure de l'assemblage, ce tunnel a été représenté en arraché sur la figure 1. Sur la figure 1 apparaissent également l'axe XX de l'aérien et le plan de symétrie X L M N du système. La figure 2 représente l'assemblage 3 tel qu'il est vu de l'aérien devant lequel il se trouve placé, elle montre la section en carré de c8té e des guides d'onde juxtaposés tels que celui d'extrémité A B C D. La figure 3 est une vue en coupe de la figure 1 suivant le plan K X M N passant par l'axe XX de l'aérien 4. Sur cette vue l'axe XX, qui est aussi l'axe de propagation de l'aérien 3, a été représenté; les parois latérales 5 des guides d'onde consti- tuant l'assemblage 3 sont parallèles à cet axe de manière à ré- duire les pertes dues à la présence de l'assemblage 3. le radome 2 fait un angle 12 avec l'axe XX et l'assemblage 3 est à une distance d de l'antenne 4. L'assemblage 3 est placé dans la zone de Rayleigh de l'aérien 4, c'est-àdire à une distance d de celui-ci au plus égale à k2/2.,k\ o k est le diamètre de l'ouverture de l'aérien et A la longueur d'onde de l'onde transmise ou reçue. Lie raisonnement qui suit est fait en émission, la réciprocité étant évidemment valable en réception. De par le fonctionnement en zone de Rayleigh le front d'onde issu de l'aérien est quasiment plan à l'entrée de l'assemblage. L'énergie rayonnée pénètre ensuite à l'intérieur des guides constituant l'assemblage. Ces guides convenablement dimentionnés, ont avantageusement une section rectangulaire avec le grand côté perpendiculaire au sens de la polarisation de l'onde herzienne si cette polarisation est rectiligne et unique, et carrée si la polarisation est double (V et) comme c'est le cas dans l'exemple décrit. A la sortie, aux pertes près, l'énergie propagée dans ces guides d'onde rayonne et l'ensemble se comporte, vu de l'infini, comme un réseau d'ouvertures élémentaires rayonnantes, c'est-à-dire qu'il y a formation d'un lobe secondaire, dit lobe de réseau, en anglais "grating lobe", qui est d'autant plus proche du lobe principal que le nombre d'ouvertures secondaires est plus grand. -3- Ainsi, dans la mesure o ce caractère est gênant on doit diminuer le nombre et, corrélativement, augmenter les sections des guides d'onde. Et si théoriquement la dimension minimum des section des guides d'onde qui permette au système de fonctionner est la demi longueur d'onde, en pratique, pour des raisons électriques dues au lobe de réseau et aussi pour des raisons mécaniques de réali- sation d'un tel assemblage, les dimensions des sections des guides utilisés sont nettement supérieures; dans l'exemple nu- mérique donné plus loin e est supérieur à cinq fois la demi longueur d'onde. L'épaisseur f du radome 2 a été avantageusement choisie égale à un nombre entier de pas radioélectriques PR de manière à améliorer la transmission de l'onde à travers ladite plaque, on rappelle à ce propos que le pas radioélectrique est défini par la formule PR = _ 2 V - ï-sin a ou X est la longueur d'onde de l'onde transmise ou reçue, E la constante diélectrique de la plaque diélectrique, at l'angle que fait la plaque diélectrique avec l'axe de propaga- tion de l'onde tel qu'il a été indiqué sur la figure 3. Par ailleurs l'épaisseur des parois des guides doit être faible devant la longueur d'onde pour que les caractéristiques de transmission et d'adaptation de l'ensemble constitué par l'aériqn et le dispositif de fenêtre électromagnétique soient optimales et pour qu'en particulier la réflexion, donc la désadaptation au ni- veau d'entrée de la grille, soit minimum. A titre indicatif un ensemble aérien-dispositif de fenêtre électromagnétique, tel que celui des figures 1 et 3 prévu pour un fonctionnement dans la bande 15 à 17 GHz (20 à 17,7 mm) en polarisation et H, présentant les caractéristiques suivantes: k = 350 mm, e = 54 mm, d = 300 mm, a = 450, longueur des guides d'onde: 150 mm, f = 11 mm, constante diélectrique du radome = 3,3 admet des surpressions créées soit par le vent soit par une onde de choc, allant jusqu'à plusieurs bars. Bien entendu l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit et à fortiori à l'exemple de réalisation donné. - 4 - 2484155 C'est ainsi qu'elle s'applique d'une façon plus générale au cas o les guides d'onde ont une section quelconque et aux cas o les guides d'onde ont des sections variables, des longueurs variables, des épaisseurs variables; elle s'applique également aux cas o la distance d et l'angle a sont quelconques. - 5 - REVENDICATIONS 1. Dispositif de fenêtre électromagnétique à radome, caractérisé en ce qu'il comporte un assemblage de guides d'onde accolés suivant leurs parois latérales et dont les extrémités constituent deux surfaces définissant deux faces opposées dudit assemblage et en ce que le radome dudit dispositif épouse la forme de l'une des faces dudit assemblage dont il est rendu solidaire, Aérien, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif de fenêtre électromagnétique suivant la revendication 1 3. Aérien suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit assemblage est placé dans sa zone de Rayleigh, lesdits guides d'onde étant disposés parallélement à son axe d'émission ou de réception. 4, Aérien suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est contenu dans un tunnel à parois sensiblement parallèles à son axe d'émission ou de réception, ledit tunnel constituant le prolongement, c8té aérien, dudit assemblage.