Brevet FR2490883A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne une antenne légère, notamment pour radar. L'invention concerne également un procédé de fa- brication d'une telle antenne, et une installation utili- sant un tel type d'antenne. Les antennes radar utilisent généralement pour leur construction des matériaux métalliques, tels que des alliages légers, et des matériaux plastiques. Elles sont relativement lourdes et nécessitent, pour leur entraînement en rotation, des mécanismes colteux faisant intervenir des engrenages de précision et des carters moulés usinés. L'énergie mécanique consommée pour vaincre leur inertie ou les contraintes dues au vent ou au mouvement éventuel de la pièce supportant le radar est en outre relativement importante. En outre, leur complexité nécessite un entretien fréquent et soigné. Enfin, leur conformation impose une installation sur plateforme, ce qui, dans une mâture de navire, fait apparaî- tre des secteurs morts et rend difficile des installations superposées. Or, dans les applications maintenues, et en particu- lier dans le cadre de la navigation de plaisance, les incon- vénients précités sont relativement graves. En outre, les antennes connues sont onéreuses, aussi bien en ce qui touche les matériaux que la main-d'oeuvre. La présente invention vise à réaliser une'antenne d'une très grande légèreté qui l'affranchisse de sujétions mécaniques importantes et qui soit d'une fabrication écono- mique. Suivant un premier aspect de l'invention, l'antenne radar légère comprend une source et des moyens de concentra- tion de l'énergie électromagnétique formant des surfaces développa- bles, et elle est caractérisée en ce que la source et les moyens de concentration-sont noyés -dans un bloc de matériau expansé de caractéristiques diélectriques prédéterminées. Le matériau expansé constitue ine structure porteuse extrêmement légère, au sein de laquelle les éléments métal- liques peuvent être très minces et donc également très légers. En particulier, la source comprend avantageusement un tube prismatique réalisé à partir d'une feuille métallique mince. De la même façon, les moyens de concentration compren- nent de préférence un cornet prismatique réalisé à partir d'une pellicule métallisée. On tire ainsi un parti optimal des possibilités de légèreté offertes par l'invention. Suivant une réalisation préférée de l'invention, le bloc de matériau expansé comprend un certain nombre de pièces assemblées coopérant avec les parois intérieures et exté- rieures de la source et du cornet. Du fait du caractère développable des surfaces actives de l'antenne, la réalisation de tels blocs est particulière- ment aisée. Une fois assemblés, ils constituent un bloc dans lequel l'antenne est noyée. Le matériau expansé est du polystyrène, dont la cons- tante diélectrique voisine de 1 facilite les calculs. Suivant un second aspect de l'invention, le procédé de fabrication d'une antenne radar, et notamment d'une antenne conforme à la description qui précède, est caracté- risé en'ce qu'on effectue successivement les opérations suivantes: a) on réalise un fond et une face rayonnante décou- pée à l'emporte-pièce par pliage d'une feuille métallique mince; b) on assemble le fond et la face rayonnante pour constituer une source parallélépipédique formant guide d'ondes; c) on réalise un bloc prismatique de matériau expansé dont le contour est celui du cornet et l'on pose la source dessus; d) on colle sur l'ensemble ainsi formé une pellicule métallisée; e) on réalise des blocs de matériau expansé présen- tant chacun une face plane pour coopérer respectivement avec les faces extérieures de l'ensemble précité et on les colle sur cet ensemble. Ce procédé de fabrication est particulièrement économique puisqu'il ne fait appel qu'à des matériaux peu coûteux et ne nécessite qu'une main-d'oeuvre peu spécialisée. Suivant un troisième aspect de l'invention, l'ins- tallation radar utilisant une antenne conforme à la descrip- 0 tion qui précède est caractérisée en ce qu'elle comprend un assemblage de deux antennes, l'une étant reliée au dispositif d'émission et l'autre au mélangeur de réception. La légèreté et le caractère compact des antennes con- formes à l'invention permet de les assembler facilement, l'une étant émettrice et l'autre réceptrice. Le dédoublement n'est nullement onéreux en raison du faible coût de l'antenne et permet en outre de réaliser une économie importante en supprimant le duplexeur. En outre, en prévoyant les deux antennes séparables, on peut assembler le bloc autour d'un mat, ce qui supprime la zone morte. La suppression d'une plate-forme support est en outre permise par la légèreté de l'ensemble. L'invention prévoit encore de loger dans les blocs l'émetteur et ses circuits annexes, ainsi que le récepteur et ses circuits annexes, de sorte que les signaux en hyper- fréquence n'ont pas à -tre acheminés par l'intermédiaire - d'un joint tournant. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une antenne conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en coupe transversale éclatée d'une telle antenne; - les figures 3 et 5 sont des vues montrant les étapes successives du procédé de fabrication; - la figure 6 est un diagramme de rayonnement d'une antenne conforme à l'invention. En référence aux figures 1 et 2, l'antenne comprend une source 1 constituée par un guide d'ondes normalisé com- posé d'un fond 2 et d'une face rayonnante 3 dans laquelle sont pratiquées des fentes 4. Le fond 2 et la face 3 sont réalisés en clinquant de laiton d'un dixième de millimètre d'épaisseur par découpage et pliage sur un gabarit aux normes du guide d'ondes normalisé dans la bande I.J. Le fond 2 et la face 3 sont ensuite assemblés pour constituer un tube prismatique à base rectangulaire qui repose sur un bloc 5 de polystyrène expansé en forme de prisme à base trapézoldale. L'ensemble est recouvert d'un film métallisé 6 collé dessus pour constituer le cornet de l'antenne. Dans l'exemple décrit, ce film est du genre connu sous le nom de "mylar". Deux blocs 7 de polystyrène expansé, en forme de prisme à base triangulaire sont collés sur les faces du cornet et deux blocs 8 prismatiques à base rectangulaire sont collés sur les parois latérales de la source 1 et sur les blocs 7. Enfin, une plaque 9 de polystyrène expansé est collée sur le fond de la source et sur les blocs 8 adjacents. Pour fabriquer l'antenne, on commence par réaliser le fond 2 et la face 3 (figure 3) en collant sur une feuille de clinquant des papiers ou sont tracées les lignes de pliage et de découpe. On découpe les fentes 4 à l'emporte-pièce et l'on effectue les pliages en s'aidant d'un gabarit. On assemble ensuite le fond 2 et la face 3 par une soudure à l'étain. On pose ensuite la source 1 ainsi réalisée sur le bloc 5 et l'on recouvre le tout du film métallisé 6 (figure 4) que l'on colle. 2490883 Enfin, on colle les blocs extérieurs sur l'ensemble (figure 5). Dans l'exemple décrit, l'antenne obtenue est centrée sur une fréquence de 9.150 MHz. Sur la figure 6, on a repré- senté son diagramme de rayonnement pour 9.200 MHz. Les or- données sont graduées en décibels et les abscisses en angle de gisement. La rotation d'axe électrique est de 10 par 100 MHz et l'atténuation à 3 dB correspond à une ouverture de gise- ment de 1 ,7. L'ouverture en site est de 150 et le taux d'onde stationnaire est inférieur ou égal à 1,5 dans une bande comprise entre 9 000 et 9 250 MHz. Cette antenne est d'une légèreté remarquable. Cette légèreté permet d'accoupler facilement une antenne émettrice et une antenne réceptrice, ce qui permet de faire l'économie d'un duplexeur. On peut même, tout en conservant un poids très réduit, loger dans le bloc l'émetteur et le récepteur avec leurs circuits annexes. Cette disposition permet d'évi- ter de faire transiter les signaux en hyperfréquence par un Joint tournant. L'assemblage des deux antennes peut être prévu démon- table, ce qui permet de le monter autour d'un mât et non sur une plateforme. On évite ainsi les zones mortes. Un tel montage est d'ailleurs favorisé par la légèreté de l'ensemble qui permet, par ailleurs, d'éviter des mécanismes d'entraine- ment lourds et onéreux. Enfin, le bloc formé par l'antenne, ou les antennes assemblées peut présenter une forme extérieure profilée quel- conque, pouvant par exemple s'intégrer dans-le fuselage d'un engin volant. Bien entendu, linvention-n'est pas limitée à l'exemple décrit mais couvre encore toute variante à la portée de l'homme de l'art. D'autre part, l'application de cette antenne ne se limite pas au radar. R E V E N D I C A T I O N S 1. Antenne légère, notamment pour radar, comprenant une source (1) et des moyens de concentration de l'énergie électromagnétique formant des surfaces développables, caractérisée en ce que la source (1) et les moyens de concen- tration (6) sont noyés dans un bloc de matériau expansé de caractéristiques diélectriques prédéterminées. 2. Antenne conforme à la revendication 1, caractéri- sée en ce que la source comprend un tube prismatique (1) réalisé à partir d'une feuille métallique mince. 3. Antenne conforme à la revendication 2, caractéri- sée en ce que les moyens de concentration comprennent un cornet prismatique réalisé à partir d'une pellicule métalli- sée (6). 4. Antenne conforme à la revendication 3, caractéri- sée en ce que le bloc de matériau expansé comprend un cer- tain nombre de pièces (5, 7, 8, 9) assemblées coopérant avec les parois intérieures et extérieures de la source et du cornet. 5. Antenne conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le matériau expansé est du polys- tyrène. 6. Procédé de fabrication d'une antenne légère et notamment d'une antenne conforme à l'une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'on effectue successive- ment les opérations suivantes: a) on réalise un fond (2) et une face rayonnante (3) découpée à l'emporte-pièce par pliage d'une feuille métallique mince b) on assemble le fond et la face rayonnante pour constituer une source parallélépipédique (1) formant guide d'ondes; c) on réalise un bloc prismatique (5) de maté- riau expansé dont le contour est celui du cornet et l'on pose la source (1) dessus; d) on colle sur l'ensemble ainsi formé une pellicule métallisée (6); e) on réalise des blocs (7, 8, 9) de matériau expansé présentant chacun une face plane pour coopérer res- pectivement avec les faces extérieures de l'ensemble précité et on les colle sur cet ensemble. 7. Installation radar utilisant une antenne conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un assemblage de deux antennes, l'une étant reliée au dispositif d'émission et l'autre au mélangeur de réception. 8. Installation conforme à la revendication 7, carac- térisée en ce que l'émetteur et ses circuits annexes, ainsi que le récepteur et ses circuits annexes sont logés dans le bloc formé par l'assemblage des deux antennes.