Brevet FR2531816A1 — publié le 19840217

ANTENNE DE TYPE CASSEGRAIN, A FAIBLE PRIX DE REVIENT La présente invention se rapporte à une antenne ayant un rayon- nement voisin de celui d'une antenne à réflecteur parabolique ou d'une antenne cornet classique; cette antenne, comme il apparaîtra plus loin, est de type Cassegrain et présente un faible prix de revient. Les antennes paraboliques connues, qu'elles soient à un réflecteur ou à plusieurs réflecteurs comme les antennes de type Cassegrain, ont un gain d'antenne important mais sont chères du fait des problèmes que pose la réalisation d'un réflecteur parabolique De plus, dans ces antennes connues, du fait de la disposition de la source ou d'un réflecteur auxiliaire devant le réflecteur parabolique, il n'est pas possible de placer un radome plan juste devant le réflecteur parabolique S il faut lui donner une surface courbe afin qu'il recouvre la source ou le réflecteur auxiliaire; or la réalisation d'un tel radome est nettement plus onéreuse que celle d'un radome plan. Les antennes cornet classiques ont généralement un faible prix de revient mais leur gain est assez médiocre. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients des antennes susmentionnées tout en conservant sensiblement les performan- ces des antennes à réflecteurs paraboliques. Ceci est obtenu en réalisant une antenne de type Cassegrain dont chacun des éléments est conçu de manière à être aussi peu cher que possible. Selon l'invention une antenne de type Cassegrain est principale- ment caractérisée par la combinaison d'un réflecteur principal constituant une sorte de gouttière de longueur donnée, d'un réflecteur secondaire formé par une bande métallique arquée, de longueur hors tout sensible- ment égale à la longueur donnée, disposée dans le fond de la gouttière, avec ses extrémités fixées au réflecteur principal au voisinage des extrémités de la gouttière, et d'une source comportant un guide d'ondes rectangulaire disposé derrière le réflecteur principal et débouchant dans une ouverture pratiquée au fond et à mi-longueur de la gouttière. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéris- tiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: les figures 1 à 3, trois vues d'une ant:enne selon l'invention, la figure 4, une vue schématique de i'ntenne selon les figures 1 à 3 montée dans un coffret, la figure 5, un grephique relatif à des antennes du type de celle selon les figures I à 4, la figure 6, une variante de réalisa'ion d'un élément d'antenne selon l'invention. Dans les différentes figures chaque élément conserve la mênme référence. La figure 1 est une vue en perspective qul montre une antenne selon l'invention Cette antenne est une antenne de type Cassegrain avec son réflecteur principal 1, son réflecteur secondaire 2 et l'ouverture, 30, percée dans le réflecteur principal, par O débouche la source primaire, non visible sur la figure 1. Le réflecteur principal I se présente sous la forme d'une gouttière avec une plaque 10 formant un fond, deux plaques latérales 11, 12 et deux rebords de fixation 13, 14 percés chacun de trois trous de fixation tels que Les éléments 10, 11, 12 du réflecteur principal I constituent un coin de dièdre tronqué ou les plaques 11, 12 font entre elles un angle dièdre d'environ 30 et o la plaque 10 est perpendiculaire au plan bissecteur intérieur, non représenté, du dièdre et forme avec les plaques 11, 12 deux arêtes parallèles entre elles L'ouverture 30, de forme rectangulaire, par laquelle, comme il a été indiqué plus avant, débouche la source primaire de l'antenne, a été représentée en traits interrompus étant donné qu'elle se trouve cachée par le réflecteur secondaire 2; cette ouverture est pratiquée au milieu de la plaque 10 et elle a ses grands côtés parallèles aux arêtes de séparation entre la plaque 10 et les - plaques 11, 12 Le réflecteur principal 1 de la figure I a été fabriqué à partir d'une tôle en acier inoxydable de 230 x 300 mm; cette tôle est d'abord percée de neuf trous: le trou formant l'ouverture 3 G 0, les six trous de fixation de l'antenne tels que le trou 15 et deux trous oblongs 16, 17 disposés au voisinage des extrémités de la partie de la tôle qui constituera la plaque 10, cette 25318 16 partie ayant une largeur de 40 mm Puis la tôle est pliée à la machine à plier. Le réflecteur secondaire 2, comme il apparaît sur la figure 1 est constitué par une bande de largeur sensiblement moitié de celle de la plaque 10 Cette bande, réalissée en laiton, est fixée à ses deux extrémités 20, 21, grâce à deux ensembles vis-écrou 22, 23 dont les vis traversent chacune un trou percé dans la bande puis l'un des deux trous oblongs 16, 17 La bande constituant le réflecteur secondaire 2 est arquée de manière à former une sorte d'arche dont le milieu se trouve juste au- dessus de l'ouverture 30 La courbure du réflecteur secondaire 2, et donc sa distance de l'ouverture 30, est réglable par déplacement des ensembles vis-écrou 22, 23 dans les trous oblongs 16, 17; ce réglage de la courbure correspond à un réglage de la fréquence centrale de travail de l'antenne étant donné qu'il détermine la distance de la source primaire au réflecteur secondaire et la distance du réflecteur secondaire au réflecteur principal. Dans le cas de l'exemple décrit, l'antenne peut fonctionner dans une bande de fréquences s'étendant sur 200 M Hz et dont la fréquence centrale peut être réglée entre 8,9 et 9,5 G Hz. Les figures 2 et 3 montrent, respectivement vue du grand côté et vue de face, l'antenne -de la figure 1 Sur la figure 2 le réflecteur secondaire a été représenté vu par transparence, ainsi apparaît bien la courbure qui est donnée à la bande métallique constituant ce réflecteur secondaire La figure 2 montre également l'extrémité du guide d'ondes rectangulaire qui constitue la source primaire 3; ce guide qui est choisi pour fonctionner, en mode TEO 1, comporte, dans l'un de ses petits côtés, deux vis métalliques 31, 32, dont la profondeur de pénétration à l'intérieur du guide d'ondes est réglable de manière à permettre un réglage d'adapta- tion d'impédance, au niveau de l'ouverture 30 (voir figures 1 et 3), de la source primaire. Sur la figure 3 les largeurs du réflecteur secondaire 2 et du fond du réflecteur principal 1 ont été respectivement repérées par les lettres 1 et L; l'impédance de la valeur du rapport de 1 sur L sera mise en valeur à l'aide du graphique de la figure 5. La figure 4 est une vue schématique montrant l'antenne selon les figures 1 à 3, enfermée dans un coffret, 4, en matière plastique, 25318 16 transparent aux ondes électromagnétiques 4, contre la paroi intérieur duquel l'antenne est fixée, par sa face avant, la partie 40 du coffret 4 qui se trouve ainsi devant l'antenne et sert donc de radome Sur cette figure 4, qui montre l'antenne vue en bout, apparaissent: le réflecteur principal, 1, le réflecteur secondaire 2 et la source primaire 3 avec ses vis de réglage d'adaptation, 31 et 32. La figure 5 est un graphique donnant, en fonction de différentes valeurs de L/l (voir figure 3), le gain optimum de l'antenne selon les figures 1 à 4, ce gain étant comparé à une antenne étalon du type à réflecteur parabolique de révolution, présentant un gain d'antenne de d B: droite en traits interrompus d'ordonnées O d B sur le graphique Les mesures ont été faites en tenant compte d'un niveau maximum reçu dans l'axe principal de propagation de Pantenne après avoir réglé de façon optimum la courbure du réflecteur secondaire 2. La graphique de la figure 5 montre que le gain maximum de l'antenne est obtenu pour LA voisin de 2 et que ce gain est alors de 18 à 19 d B c'est-à-dire de 1 à 2 décibels inférieur à celui de l'antenne témoin. Pour ce gain optimum la mesure du lobe de l'antenne a donné un angle de + 4,5 à 3 d B dans le plan horizontal et de + 30 à 3 d B dans le plan vertical, l'antenne étant disposée avec sa plus grande dimension dans le sens vertical. Il est à noter par ailleurs que des mesures d'atténuation ont été effectuées avec l'antenne selon les figures 1 à 4, en disposant successive- ment devant l'antenne différents matériaux en panneaux d'une épaisseur variant entre 1 et 3 mm: polystyrène, polyethylène, bois, epoxy-bois, polyméthacrylate de méthyl Ces mesures n'ont pas fait apparaître une atténuation appréciable de l'onde, ce qui rend l'antenne particulièrement apte à être utilisée en émission ou en réception comme élément d'une barrière microondes d'un système de surveillance de locaux ou de terrains. D'autres utilisations de l'antenne selon l'invention peuvent également être envisagées: par exemple l'utilisation comme antenne individuelle de réception de signaux de télévision transmis par satellite. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit; en particulier les formes des différents éléments peuvent être modifiées, c'est ainsi que l'angle dièdre que forment les plaques 11 et 12 de l'antenne décrite, peut 25318 16 être choisi d'une valeur différente de 300 de manière à obtenir un autre angle pour le lobe de l'antenne Il est même possible, comme le montre la figure 6, qui correspond à une variante de réalisation -du réflecteur principal, de fabriquer un réflecteur principal, la, ayant toujours la forme d'une gouttière mais dont les parois latérales, au lieu d'être planes, sont courbées de façon à rapprocher la forme du réflecteur de celle d'un réflecteur parabolique classique; il est toutefois à noter que la réalisation du-réflecteur la est d'un prix de revient plus élevé que celle du réflecteur 1 des figures 1 à 4. Il est également possible de fixer à demeure, sans possibilité de réglage, le réflecteur secondaire 2 sur le fond du réflecteur principal 1, par exemple par soudure au niveau des extrémités 20, 21 (voir figure l) il est aussi possible de modifier le dispositif de réglage de la courbure du réflecteur secondaire 2 en perçant les trous oblongs 16, 17 (voir figure 1) non pas dans le réflecteur principal mais dans le réflecteur secondaire, et en taraudant deux trous dans le réflecteur principal pour y visser les vis 22, 23 (voir figure 1). Par ailleurs, en fonction des dimensions données aux antennes selon l'invention il est possible d'avoir des bandes de fonctionnement centrées sur des fréquences de l'ordre de 7 voir 6 G Hz pour les antennes les plus grandes et centrées sur des fréquences de plus de 20 G Hz pour les antennes les plus petites. REVENDICATIONS 1 Antenne de type Cassegrain, caractérisée par la combinaison: d'un réflecteur principal ( 1) consituarnt une sorte de gouttière de longueur donnée, d'un réflecteur secondaire ( 23 forme par une bande métallique arquée, de longueur hots tout sensiblement égale à la longueur donnée, disposée dans le fond ( 10) de la gouttière, avec ses extrémités ( 20, 21) fixées au réflecteur principal au voisinage des extrémités de la gouttière, et d'une source ( 3) comportant un guide d;orades rectangulaire disposé derrière le réflecteur principal et débouchant dans une ouverture ( 30) pratiquée au fond et à mi-cngueur de la gcuttières 2 Antenne selon la revendication G, caractérisée en ce que la gouttière que forme le réflecteur principal comporte une première ( 11) et une deuxième ( 12) plaque réunies par une trolsièm e ( 10) plaque pour constituer un coin de dièdre tronqué presentent deux ar&tes parallèles situées à la liaison entre la troisième plaque et les deux autres plaques. 3 Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de réglage de l'écartement entre les extrémi tés ( 20, 21) de la bande métallique formant le réflecteur secondaire ( 2) de manière à permettre un réglage de la courbure de la bande arquée et ainsi un réglage de la fréquence moyenne de travail de l'antenne. 4 Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens sont constitués par au moins une vis ( 22, 23) qui traverse deux trous dont l'un est oblong ( 16, 17) ces deux trous étant percés, l'un dans le fond et au voisinage d'une extrémité de la gouttière et l'autre au voisinage d'une extrémité ( 20, 21) de la bande.