Brevet FR2522887A1 — publié le 19830909

La présente invention se rapporte à une antenne monopulse à réseau de fentes, à large bande et à faibles lobes secondaires en voie somme permettant de produire des faisceaux multiples simultanés, et destinée, en particulier, à un système radar multifréquence. Les antennes réseau permettant de produire des faisceaux multiples simultanés sont bien connues Un tel type d'antenne est décrit dans la demande de brevet français 78 36076 déposée le 22 décembre 1978 au nom de International Standard Electric Corporation et intitulée: "Antenne à réseau de fentes pour la production de faisceaux multiples". Cette demande de brevet décrit une antenne permettant d'obtenir deux faisceaux simultanés et est destinée à un radar monopulse Ces deux faisceaux simultanés sont obtenus en alimentant soit en phase soit en opposition de phase les deux guides superposés qui composent l'élément unitaire du réseau de cette antenne Ces deux guides sont couplés Dar des trous régulièrement espacés et un seul comporte des fentes rayon- nantes, une fente rayonnante étant associée à un trou de couplage Le couplage entre les deux guides est fonction de la dimension des trous et la largeur de bande est liée à l'emploi de fentes simples ou multiples. D'autre part, on sait faire varier le couplage de fentes rayonnantes, simples ou multiples, avec un guide d'ondes en faisant varier l'inclinaison des fentes rayonnantes avec l'axe du guide Il est alors possible d'obtenir le long du guide une loi d'illumination parti- culière, telle une loi de Taylor, qui permet de diminuer l'amplitude des lobes secondaires du diagramme de rayonnement. Les antennes monopulse, réalisées à partir d'une antenne plane à faisceaux multiples, sont généralement réalisées pour fonctionner à une fréquence d'émission donnée, et les dimensions des fentes, les dimensions des trous de couplage et les entre-axes entre fentes ou couples de fentes rayonnantes sont optimisés pour un fonctionnement à cette fréquence d'émission Dans le cadre d'un radar pouvant fonctionner à plusieurs fréquences d'émission, la perte en qualité de zéro de la voie différence pour les fréquences trop éloignées de la fréquence d'adaptation peut entraîner un accroissement important de l'erreur de mesure en particulier, dans le cas d'un radar de poursuite, si on désire effectuer des mesures par écartométrie. Ainsi, l'objet de la présente invention est-il de fournir une antenne monopulse à large bande à faibles lobes secondaires pour radar multifréquence constituée d'un réseau avant de guides d'ondes rectangu- laires rayonnants accolés chacun par leur petit côté à un guide d'ondes non rayonnant de section rectangulaire identique L'ensemble de ces guides non rayonnants constitue un second réseau arrière non rayonnant - Les guides d'ondes rayonnants comportent chacun un réseau linéaire de fentes, ou de groupes de fentes rayonnantes sur leur petit c 8 té opposé au guide non rayonnant, le couplage de ces fentes le long de chacun des guides rayonnants étant optimisé pour obtenir un diagramme de rayonnement à faibles lobes secondaires Ces deux guides sont couplés par des trous pratiqués sur leurs petits côtés communs, chacun de ces trous étant associé à une fente rayonnante, la dimension de ces trous de couplage étant choisie, pour une fréquence d'émission moyenne donnée, de façon à obtenir, à cette fréquence, une puissance moyenne reçue correcte sur les voies somme et différence et de faibles lobes secondaires en voie somme, l'alimentation de ces réseaux se faisant à l'aide d'un distri- buteur de puissance. Ce type d'antenne monopulse a été étudié théoriquement par G Dubost et D Béguin dans un article de la revue américaine IEEE Tran- sactions on antennas and propagation, volume AP-29, N O 3, Mai 1981: "Propagation along two radiating coupled waveguides: applications to a multimode radiating array" Cet article propose une modélisation de ce type d'antenne permettant de prévoir de façon théorique la dépendance de ses caractéristiques vis-a-vis de certains de ses paramètres géomé- triques, en particulier du diamètre des trous de couplage Cette étude théorique montre, et l'expérience le vérifie, que l'obtention d'un bon creux en voie différence dépend de façon critique du diamètre de ces trous de couplage, alors que le rendement et l'amplitude des lobes secon- daires en voie somme varient beaucoup moins rapidement avec la dimension de ces trous. Selon la présente invention, il est prévu une antenne du type mentionné ci-dessus, caractérisée en ce que chacune des sorties des diviseurs de puissance est connectée à un premier T magique dont la sortie somme et la sortie différence fournissent deux faisceaux décalés, en ce qu'il est prévu des moyens déphaseurs permettant de déphaser l'une par rapport à l'autre cette sortie somme et cette sortie différence et en ce que ces nouveaux signaux somme et/ou différence obtenus sont recom- binés dans un deuxième T magique pour obtenir une voie somme et une voie différence, la valeur du déphasage introduit par lesdits moyens étant adaptée à chacune des fréquences d'émission choisies, prises autour de la fréquence moyenne, ces déphasages ayant été prédéterminés de façon que, pour chacune des fréquences considérées, le niveau relatif du creux de la voie différence soit le plus faible possible. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints o: la figure 1 représente une portion de guide d'ondes rayonnant GI couplé au guide non rayonnant G 2 par des trous de couplage; la figure 2 représente l'antenne réseau monopulse à double réseau couplé (RI, R 2), chaque réseau étant alimenté par son propre diviseur de puissance (DI, D 2); la figure 3 représente une antenne réseau simplifiée, réduite à un seul guide double et permettant de comprendre le principe de l'alimen- tation de cette antenne selon la présente invention; la figure 4 représente l'allure de la variation du déphasage f. introduit par le déphaseur D en fonction de la fréquence d'émission Fi; et la figure 5 représente l'allure d'un diagramme somme et d'un diagramme différence obtenus à la fréquence d'émission Fi. La figure 1 représente une portion d'un guide d'ondes rayon- nant GI, de section rectangulaire, comportant quatre fentes f 1, fn, fn+l et fn+ 2 inclinées par rapport à l'axe du guide respectivement des angles en-l' en+l et en+ 2, accolée et couplée par son petit côté à la portion correspondante du guide non rayonnant G 2 par les trous de couplage t N 1 ' tn, tn+ 1 et tn+ 2, chacun étant associé à la fente rayon- nante de même indice Les distances entre fentes (fn fn 1) et les distances entre trous de couplage (t N tn 1) sont constantes le long du réseau et égales à e. La figure 2 représente-une réalisation d'antenne monopulse à double réseau, un réseau rayonnant RI dit réseau avant et un réseau non rayonnant R 2 dit réseau arrière Cette antenne réseau est ici constituée de huit guides rayonnants juxtaposés, tel le guide rayonnant décrit dans la figure 1, accolés chacun, par leur petit côté, à un guide non rayon- nant associé Chaque guide rayonnant comporte N fentes ou groupes de fentes rayonnantes et est couplé à son guide non-rayonnant par N trous de couplage, chacun associé à une fente rayonnante. Le réseau avant RI est alimenté à l'aide d'un diviseur de puissance DI et le réseau arrière non rayonnant R 2 est alimenté à l'aide d'un diviseur de puissance D 2 La liaison entre les huit sorties du premier diviseur de puissance et les huit entrées du réseau avant rayonnant est réalisée, à l'aide de câbles coaxiaux CXl et d'un ensemble TRI de transitions coaxialguide, de manière connue Il en est de même pour la liaison entre le deuxième diviseur de puissance D 2 et le réseau arrière non rayonnant R 2 réalisée à l'aide d'un ensemble de câbles coaxiaux CX 2 et d'un ensemble de transitions coaxial-guide TR 2 Chacun des diviseurs de puissance DI et D 2 fournira respectivement les signaux hyperfréquence de sortie SI et 52. Sur la figure 3, est représentée une antenne réseau simplifiée réduite à un seul guide et alimentée par le système d'alimentation selon le principe de la présente invention Elle comprend donc-un réseau avant RI constitué d'un unique guide rayonnant GI comportant son réseau de fentes f 1 à f N, chacune de ces fentes étant associée au trou de couplage t 1 à t N possédant le même indice, et un réseau arrière R 2 constitué d'un unique guide non rayonnant G 2 couplé au guide rayonnant par les trous de couplage t 1 à t Chacun de ces guides GI et G 2 fournit respectivement au premier T magique T 1 les signaux hyperfréquence SI et 52 Ce premier T magique T 1 fournit sur sa sortie différence un signal différence 6 et sur sa sortie somme un signal somme a Un déphaseur D recevant cette sortie somme permet d'obtenir un nouveau signal somme a' déphasé par rapport à l'ancien signal somme a d'un angle f Un deuxième T magique T 2 reçoit sur ses entrées, d'une partle nouveau signal somme a' et,d'autre partle signal différence 6 issu du premier T magique T 1 Ce deuxième T magique fournit sur sa sortie somme un signal de voie somme E et sur sa sortie différence un signal de voie différence A correspondant aux deux signaux généralement notés aussi ú et L dans les systèmes mono- pulse. Cette antenne monopulse étant associée à un radar à plusieurs fréquences d'émission Fi et,comme on l'a vu, les conditions de fonction- nement optimales variant avec ces fréquences d'émission, on peut uti- liser un déphaseur présentant toutes les valeurs nécessaires associées à chaque fréquence d'émission de façon à obtenir pour chacune de ces fréquences un bon zéro en voie différence La valeur du déphasage qu'il est nécessaire d'introduire à partir du déphaseur D+, pour chacune des fréquences d'émission, devra donc être prédéterminée On peut choisir une valeur de 4 qui permette d'obtenir un minimum du diagramme diffé- rence A(e) qui soit le plus faible possible L'allure de la variation de ce déphasage À, à introduire, en fonction de la fréquence d'émission à été représentée à la figure 4 et l'allure pour une fréquence Fi choisie d'un diagramme somme Zi(o) et d'un diagramme différence Li(e) obtenus expérimentalement en fonction de la direction e a été reportée sur la figure 5 Il s'agira donc de prédéterminer les valeurs c,, reportées sur la figure 4, qui sont associées aux fréquences d'émission Fi et qui permettent d'obtenir le meilleur minimum possible Aj(e) du diagramme différence Aj(e) associé à cette fréquence d'émission, ces déphasages j étant tels que, sur toute sa plage de variations, la puissance fournie sur les voies somme et différence soit correcte et que les lobes secon- daires en voie somme restent faibles. Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre d'un exemple de réalisation particulier, le déphaseur, par exemple, qui est situé en voie somme aurait pu aussi bien se situer en voie différence ou il aurait pu être prévu un déphaseur sur chaque voie, il est clair cependant qu'elle n'est pas limitée audit exemple et qu'elle est suscep- tible de modifications ou de variantes sans sortir de son domaine. REVENDICATION Antenne monopulse à large bande à faibles lobes secondaires constituée d'un réseau avant de guides d'ondes rectangulaires rayonnants, accolés chacun par leur petit côté à un guide d'ondes non rayonnant de section rectangulaire identique, l'ensemble de ces guides non rayonnants constituant un second réseau arrière non rayonnant, ces guides d'ondes rayonnants comportant chacun un réseau linéaire de fentes ou de groupes de fentes rayonnantes sur leur petit côté opposé au guide non rayonnant, le couplage de ces fentes rayonnantes le long de chaque guide étant optimisé de façon à obtenir un diagramme de rayonnement à faibles lobes secondaires, et ces deux guides étant couplés par des trous de couplage pratiqués sur leur petit côté commun, chacun de ces trous étant associé à une fente rayonnante, la dimension de ces trous de couplage étant choisie, pour une fréquence d'émission moyenne donnée, de façon à obtenir à cette fréquence une puissance reçue correcte sur les voies somme et différence et de faibles lobes secondaires en voie somme, l'alimentation de chacun de ces réseaux se faisant à l'aide d'un distributeur de puissance, ladite antenne étant caractérisée en ce que chacune des sorties (SI, 52) des diviseurs de puissance (DI, D 2) est connectée à un premier T magique (T 1) dont la sortie somme (a) et la sortie diffé- rence ( 6) fournissent deux faisceaux décalés, en ce qu'il est prévu des moyens déphaseurs (D+) permettant de déphaser l'une par rapport à l'autre cette sortie sobe et cette sortie différence et en ce que ces nouveaux signaux somme (a') et/ou différence (d') obtenus sont recombinés dans un deuxième T magique (T 2) pour obtenir une voie soma (Z) et une voie différence (A), la valeur du déphasage introduit par lesdits moyens étant adaptée à chacune des fréquences d'émission choisies, prises autour de la fréquence moyenne, ces déphasages ayant été prédéterminés de façon que, pour chacune des fréquences considérées, le niveau relatif du creux de la voie différence soit le plus faible possible.