Brevet FR2568415A1 — publié le 19860131

Antenne de transmission d'ondes hyperfréquences. La présente invention concerne les antennes de transmission d'ondes hyperfréquences, destinées plus particulièrement aux faisceaux hertziens ainsi qu'aux liaisons entre la terre et les satellites de télécommunications. De telles antennes comprennent pour l'essentiel un réflecteur, une source, une structure support et éventuellement une enceinte de protection du réflecteur. Le réflecteur est le plus souvent parabolique, bien qu'il puisse avoir plus généralement une forme quadrique et même à méridienne définie par un polynôme de degré n. I1 peut être de révolution (antenne à réflecteur centré) ou non de révolution (antenne à réflecteur décentré). La plupart des antennes fonctionnent en atmosphère libre et subissent par conséquent des sollicitations statiques et dynamiques dues au vent et des contraintes climatiques liées à l'environnement. Pour remédier à cet inconvénient et éviter au maximum les contraintes appliquées au réflecteur, ce dernier est le plus souvent fixé par sa face arrière convexe à une structure support rigide qui est disposée près du réflecteur. La fixation de la face arrière du réflecteur à la structure support peut se faire directement par collage à condition que les éléments composant la structure support présentent un profil d'interface plat. Mais, comme dans la pratique, on préfère utiliser une structure support dont les éléments constitutifs ont une section généralement circulaire, la fixation du réflecteur à la structure support doit se faire alors par l'intermédiaire d'éléments de liaison. C'est ainsi que l'on peut utiliser des éléments de liaison comportant une matière polymérisable, qui sont marouflés sur la structure support et sur la face arrière convexe du réflecteur. On désigne ici sous le terme de "marouflage" une technique connue consistant à réaliser une liaison entre la structure support et la surface réceptrice au moyen d'séléments de liaison comportant une matière polymérisable qui forment un enrobage autour de la structure et qui sont appliqués sur la surface réceptrice. Les éléments de liaison sont habituellement obtenus à partir d'une couche de matière plastique armée, tel qu'un tissu de fils de verre imprégné d'un polyester. Un tel mode de fixation présente cependant des inconvénients car il entrai ne des contraintes liées au retrait de la matière au cours de la polymérisation et provoque de ce fait des déformations locales du réflecteur qui sont nuisibles au bon fonctionnement de l'antenne. On a également proposé de protéger l'antenne par une enceinte de protection de manière que le réflecteur soit à l'abri des phénomènes extérieurs, tels que vent de travers, éclai rementsolairedissymétrique du réflecteur,qui sont susceptibles d'influer défavorablement sur les dimensions de ce dernier et de perturber son fonctionnement. Ces enceintes de protection peuvent être des enceintes du type radome qui n'ont aucun contact avec l'antenne et qui, habituellement, recouvrent des antennes mobiles en rotation. Ces radomes sont généralement des portions de sphère ou de cylindre et doivent être réalisés en grande dimension pour autoriser les différents mouvements de l'antenne à l'intérieur du radome. Ces enceintes peuvent être également des radomes qui sont directement liés à l'antenne pour assurer principalement la protection de la source. En pratique, ces radomes sont liés au rebord périphérique du réflecteur, ce qui peut entraîner des déformations du réflecteur si le radome se trouve trop fortement-sollicit6. L'un des buts principaux de l'invention est de surmonter les inconvénients des antennes de la technique antérieure en proposant une antenne dans laquelle le réflecteur se trouve pratiquement à l'abri des sollicitations et par conséquent des déformations susceptibles de nuire à son bon fonctionnement. Un autre but de l'invention est de réaliser une antenne qui ne comporte pas d'enceinte de protection, et dans laquelle le réflecteur est alors fixé à la structure support par des éléments de liaison qui n'entraînent aucune déformation du réflecteur. Un autre but de l'invention est de réaliser une antenne qui comporte une enceinte de protection liée à la structure support par des éléments de liaison tels que précédemment définis On notera cependant que dans le cas de la fixation de l'enceinte de protection, la réalisation des éléments de liaison est moins critique puisqu'une déformation éventuelle de cette enceinte est sans importance Selon la caractéristique essentielle de l'invention, le réflecteur et/ou 11 enceinte de protection sont fixés à la structure support par des éléments de liaison comportant une matière polymérisable, qui sont marouflés sur la structure support et ensuite collés sur une surface réceptrice du réflecteur et/ou de- l'enceinte de protection. Chaque élément de liaison est avantageusement réalisé sous la forme d'une bande qui entoure un élément de la structure support, de préférence à profil externe circulaire, de manière à former une boucle et à présenter deux parties dépassantes qui sont partiellement liées l'une à l'autre par polymérisation et qui présentent des parties terminales respectives disposées sensiblement dans le prolongement l'une de l'autre pour former une surface d'appui pour la surface réceptrice du réflecteur et/ou de l'enceinte de protection. La surface d'appui est mise en forme contre la surface réceptrice, lors de la polymérisation, avec interposition d'un agent de démoulage de manière à éviter toute déformation du réflecteur au cours de la polymérisation. Après polymérisation et enlèvement de l'agent de démoulage, la surface d'appui est alors collée sur la surface réceptrice, sans qu'il puisse se produire de déformation au cours du collage. La structure support de l'antenne de l'invention comprend avantageusement deux anneaux concentriques agencés en troncs de cône, à savoir un anneau central de petit diamètre et un anneau périphérique de grand diamètre, et reliés ensemble par une pluralité de barres radiales. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'anneau central reçoit un insert de forme générale cylindrique sur lequel sont montées la source et la partie centrale du réflecteur, et l'anneau central sert également à la fixation de l'enceinte de protection éventuellement présente. Dans le cas où l'antenne ne comporte pas d'enceinte de protection, la structure support est disposée à proximité de la face arrière convexe du réflecteur qui constitue la surface réceptrice et elle est fixée à cette dernière par les éléments de liaison. Dans le cas où l'antenne comporte une enceinte de protection, il est préféré que la structure support soit disposée dans l'espace libre compris entre la face arrière convexe du réflecteur et une partie intérieure de l'enceinte de protection qui constitue la surface réceptrice, la structure support étant alors fixée à la surface réceptrice par les éléments de liaison. Ceci a l'avantage de dissimuler la structure support à l'intérieur de l'enceinte de protection. Toutefois, rien n'empêche que cette structure support soit fixée à l'extérieur de l'enceinte de protection. La coque de protection, si elle est présente, comprend avantageusement une partie de forme générale tronconique enveloppant le réflecteur et une partie généralement cylindrique qui définit une ouverture sur laquelle est disposé un radome transparent aux ondes hyperfréquences. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront de la description détaillée qui suit, qui est donnée uniquement à titre illustratif et qui se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vueencoupe, suivant un plan passant par l'axe de la source, d'une antenne conforme à l'invention, qui ne comporte pas d'enceinte de protection, - la figure 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne Il-Il de la figure 1; et - la figure 3 est une vue en coupe d'une antenne similaire à celle de la figure 1, mais qui comporte une enceinte de protection. L'antenne de transmission d'ondes hyperfréquences, telle que représentée sur la figure 1, comprend un réflecteur 10 de forme générale parabolique de révolution autour d'un axe X-X, une source 12 associée au réflecteur 10 et une structure support 14. Le réflecteur 10 qui peut avoir par exemple un diamètre de 1,2 mètre ou de 0,6 mètre, est réalisé soit sous la forme d'une peau monolithique de faible épaisseur, par exemple de 5 mm d'épaisseur, soit sous la forme dfun matériau stratifié, en fonction de la précision de forme à obtenir. Le matériau stratifié peut être soit un stratifié monolithique comportant une ou plusieurs couches de tissus de verre liées par de la résine, soit un stratifié en sandwich comportant deux plaques de stratifié, chacune formée d'une ou plusieurs couches, liées ensemble par un intercalaire réalisé en matière plastique ou métallique. La surface interne concave 16 du réflecteur 10 est pourvue d'un revêtement métallisé pour réfléchir les ondes hyperfréquences issues de la source 12. Le réflecteur 10 comporte dans sa partie centrale un orifice circulaire 18, d'axe X-X, servant au passage du corps cylindrique 20 d'un insert 22. Le corps cylindrique 20 de l'insert 22 se prolonge par une collerette périphérique 24 qui présente une surface annulaire concave sur laquelle vient se coller la partie centrale de la surface arrière concave 26 du réflecteur 10. Le collage du réflecteur sur la collerette 24 est réalisé au moyen d'une couche de colle 28. La collerette 24 comporte également, du côté opposé à sa surface annulaire concave recevant le réflecteur 10, un épaulement 30 servant à la fixation de l'insert 22 sur la structure support 14, comme cela sera expliqué plus loin. La source 12 se compose d'un cornet 32 propre à émettre des ondes hyperfréquences et d'un réflecteur auxiliaire 34, encore qualifié de cassegrain ou sub-réflecteur. Le cornet 32 est dirigé suivant l'axe X-X et est rattaché à une partie circulaire 36 filetée extérieurement qui est vissée à l'intérieur du corps cylindrique 20 de l'insert 22. La partie filetée 36 se prolonge par un guide 38 qui est relié au cornet 32 et qui comporte deux entrées 40 et 42. Le réflecteur auxiliaire 34 a une forme générale définie par un polynome de degré n, dirigée suivant l'axe X-X et dont le sommet 44 est orienté vers le cornet 32. Le réflecteur auxiliaire 34 est fixé au moyen de vis 46 sur un anneau circulaire plat 48 solidaire de trois griffes 50. Chacune des griffes 50 comporte une extrémité 52 filée à l'extrémité 54 du corps cylindrique 20 qui débouche dans le réflecteur 10, et une extrémité opposée 56 qui est recourbée vers l'intérieur pour servir de fixation à l'anneau plat 48. La structure support 14 comprend deux anneaux concentriques agencés en tronc de cône, à savoir un anneau central 58 de petit diamètre; et un anneau périphérique 60 de grand diamètre, et reliés ensemble par une pluralité de barres radiales 62. L'anneau central 58 est réalisé sous la forme d'un anneau plat qui présente, à proximité immédiate de son orifice central, un évidement annulaire propre à- rece- voir l'épaulement 30 de l'insert 22. L'anneau 58 est fixé à l'épaulement 30 au moyen de vis 66 et avec interposition d'un joint annulaire 68. L'anneau périphérique 60 est constitué par un tube creux, de section circulaire, qui est courbé en forme de cercle. Les barres 62 sont constituées par des tronçons de tube creux de section circulaire mais pouvant également avoir une section rectangulaire ou carrée. Ces tronçons de tube sont pliés sensiblement à mi-longueur et présentent chacun une extrémité 70 coupée en biseau et reliée à l'anneau 58 et une extrémité 72 présentant un évidement semi-cylindrique et fixée à l'anneau périphérique 60. La structure support 14 qui constitue la charpente de l'antenne est constituée de préférence en un matériau métallique, par exemple en un alliage léger, et les différents éléments constitutifs de la structure sont soudés entre eux. Sur la face arrière 74 de 11 anneau central 58 sont fixés trois plots, dont deux seulement sont représentés sur la figure 1, à savoir les plots 76 et 78. Ces plots sont destinés à la fixation de l'antenne sur un support d'antenne approprié, tel que par exemple un mât. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'antenne ne comporte pas d'enceinte de protection et le réflecteur 10 est fixé à la structure support 14 par l'intermédiaire d'éléments de liaison Ces éléments de liaison, qui sont tous réalisés de la même façon, comprennent des éléments 80 pour la fixation aux barres 62 et des éléments 82 pour la fixation à l'anneau périphérique 60. On se référera maintenant plus particulièrement à la figure 2 pour décrire la manière dont les éléments de fixation sont réalisés pour permettre la liaison entre le réflecteur et la structure support. L'élément de liaison 80 représenté sur la figure 2 est réalisé sous la forme d'une bande qui entoure un élément de la structure support, en l'espèce une des barres 62, de manière à former une boucle 84 et à présenter deux parties dépassantes 86 et 88 qui sont partiellement liées l'une à l'autre par polymérisation et qui présentent des parties terminales respectives 90 et 92 disposées sensiblement dans le prolongement l'un de l'autre pour former une surface d'appui 94 pour la surface réceptrice 26 du réflecteur 10. La bande formant l'élément de liaison est avantageusement constituée par une bande de tissu, par exemple une bande de tissu en fils de verre, imprégnée d'une matière polymérisable telle qu'un mélange d'une résine durcissable, polyes ter par exemple, et d'un durcisseur. Ainsi, tant que la matière n'est pas polymérisée, on peut donner à l'élément de liaison 80 la forme générale représentée sur la figure 2, selon la technique dite de marouflage. Pour éviter que la surface d'appui 94 n'adhère à la surface réceptrice 26, on interpose entre ces deux surfaces un agent de démoulage, ce qui empêche toute déformation du réflecteur 10. Lorsque la polymérisation est terminée,on écarte la surface d'appui de la surface réceptrice, on enlève l'agent de démoulage à la fois sur la surface d'appui et la surface réceptrice, par exemple par grattage, et on colle ensuite la surface d'appui 94 sur la surface réceptrice 26 au moyen d'une couche 96 de colle polymérisable sans retrait ou à faible retrait et de bonne adhérence sur les stratifiés. Cette colle peut être le produit commercialisé sous la marque Tiokol ou encore celui commercialisé sous la marque PRC. L'agent de démoulage est une cire ou un produit à base de silicones. On évite ainsi toute déformation du réflecteur lors de la mise en place des éléments de fixation 80 et 82. Comme le montre la figure 1, le réflecteur 10 est lié à la structure support 14 par deux éléments de liaison 80 pour chacune des barres 62 et par des éléments de liaison 82 régulièrement espacés sur le pourtour de l'anneau périphérique 60. Dans un mode d'exécution préféré du procédé, on fabrique un réflecteur par moulage d'une matière plastique sur un moule de façon telle que la face arrière du réflecteur soit dirigée vers le haut, on place ensuite la structure support avec un gabarit au-dessus de la face arrière du réflecteur et on met en place les éléments de liaison avec interposition d'un agent de démoulage de la manière indiquée précédemment. Après polymérisation de la matière constitutive des éléments de liaison, on soulève la structure support, séparant ainsi la surface d'appui des éléments de liaison et la surface réceptrice du réflecteur, lequel est toujours sur son moule. On enlève ensuite l'agent de démoulage, comme déjà indiqué, on interpose une colle et on fait descendre la structure support pour permettre le collage des éléments de liaison sur la face arrière du réflecteur. Après la prise de la colle, on soulève la structure support qui emmène avec elle le réflecteur, le démoulage de ce dernier étant facilité par la présence d'un agent de démoulage sur le moule. L'antenne représentée sur la figure 3 comprend les principaux élémentsdel'antenne représentée sur la figure 1, ces éléments étant désignés sous les mêmes références numériques que précédemment. Cette antenne comporte toutefois en plus une enceinte de protection 98 comprenant une partie 100 de forme générale tronconique enveloppant le réflecteur 10 et une partie généralement cylindrique 102 qui définit une ouverture 104 sur laquelle est disposé un radome 106 transparent aux ondes hyperfréquences. La partie tronconique 100 présente un bord interne circulaire 108 qui définit une ouverture centrale.Le bord circulaire 108 est fixé,par exemple par collage, sur un évidement annulaire 110 prévu sur la face extérieure 74 de l'anneau central plat 58. La liaison entre la partie tronconique 100 et l'anneau central 58 est encore améliorée par collage d'une bande annulaire 112. La partie cylindrique 102 de l'enceinte 98 est en fait tronquée suivant un plan non perpendiculaire à l'axe X-X, si bien que l'ouverture 104 n'est pas circulaire mais elliptique. De ce fait, le radome 106 n'est pas parallèle au plan défini par l'ouverture du réflecteur 10, mais incliné par rapport à celui-ci. On évite ainsi toute réflexion en phase sur le radome. L'enceinte de protection 98 peut être réalisée, de même que le réflecteur, en un matériau métallique, ou en un matériau composite, stratifié ou non stratifié. Comme matériau composite, on peut utiliser une matière de remplissage, telle que des fibres de verre, de carbone, d'ar-amide, de bore, etc, noyées dans une résine telle qu'une résine polyester, époxy, poly-imide, etc. La surface- interne 114 de la partie 100 de l'enceinte 98 constitue une surface réceptrice pour les éléments- de liaison 80 et 82. En-effet, dans le mode de réalisation de la figure 3, les éléments de liaison 80 et 82 ne sont pas fixés au réflecteur 10 mais à la surface interne 114 de la coque de protection 98, le réflecteur n'étant fixé que par sa partie centrale. Le radome 106 est réalisé sous la forme d'une peau mince, par exemple en une matière plastique du genre Nylar, ou d'une peau épaisse en un matériau composite stratifié ou non stratifié. Le radome 106 présente la forme d'un couvercle généralement plan avec un rebord périphérique 116 qui recouvre lgouver- ture 104 de l'enceinte 98 avec interposition d'un joint d'étanchéité 118. Le radome 106 est fixé à l'enceinte 98 au moyen de vis 120. Le radome 106 assure ainsi une double fonction. Dtune part, il assure la fermeture de l'enceinte 98 en protégeant ainsi à la fois le cornet ou la source ainsi que le réflecteur des agents atmosphériques (humidité, neige, givre, glace, ensoleillement, etc). D'autre part, il permet de reporter es efforts mécaniques dus au vent sur l'enceinte de protection qui constitue uniquement une pièce de résistance sans précision de forme particulière. Si nécessaire, l'enceinte de protection 98 peut comporter un dispositif de climatisation interne permettant un maintien en température du réflecteur et du radome1 soit par convexion naturelle, soit par circulation d'air chaud ou froid. L'ensemble comprenant le réflecteur, le cornet et le sub-réflecteur peut ainsi fonctionner par n' importe quel temps avec une grande homogénéité dans un milieu presque isotherme. Ainsi, des résistances chauffantes pourront être incorporées à l'enceinte de protection pour permettre de réchauffer un fluide circulant à l'intérieur de l'enceinte. On pourra également prévoir que l'intérieur de l'enceinte de protection soit revêtu d'un matériau absorbant évitant les réflexions parasites. De plus, l'extérieur de l'enceinte de protection pourra être revêtu d'un matériau métallique assurant une protection partielle de l'antenne aux ondes parasites. Ce revêtement métallique pourra être projeté ou incorporé à l'enceinte de protection. L'utilisation d'une enceinte de protection conforme à l'invention présente l'avantage de permettre au réflecteur et à la source de travailler dans une atmosphère parfaitement isotherme du fait que, dans la version la plus simple, le réflecteur et la source sont isolés dans un environnement d'air non brassé et que, dans la version la plus élaborée, ces derniers sont dans un environnement brassé et parfaitement contrôlé en température et éventuellement en hygrométrie. Il en résulte qu'il n'est pas nécessaire de traiter l'antenne avec une peinture ou un revêtement blanc, comme on le fait habituellement, pour réduire l'élévation de température résultant de l'éclairement solaire. On pourra ainsi répondre au problème important de camouflage ou de banalisation des antennes, si cela s'avère nécessaire. Revendications. 1. Antenne de transmission d'ondes hyperfréquences, comportant un réflecteur, une source, une structure support et éventuellement une enceinte de protection du réflecteur, caractérisé en ce que le réflecteur (10) et/ou l'enceinte de protection (98) sont fixés à la structure support (14) par des éléments de liaison (80, 82) comportant une matière polymérisable,qui sont marouflés sur la structure support (14) et ensuite collés sur une surface réceptrice (26, 114) du réflecteur (10) et/ou de l'enceinte de protection (98). 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément de liaison (80, 82) est réalisé sous la forme d'une bande qui entoure un élément (60, 62) de la structure support (14), de préférence à profil externe circulaire, de manière à former une boucle (84) et à présenter deux parties dépassantes (86, 88) qui sont partiellement liées l'une à l'autre par polymérisation et qui présentent des parties terminales respectives (90, 92) disposées sensiblement dans le prolongement l'une de l'autre pour former une surface d'appui (94) pour la surface réceptrice (26, 114) du réflecteur (10) et/ou de l'enceinte de protection (98). 3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface d'appui (94) est mise en forme contre la surface réceptrice (26, 114), lors de la polymérisation, avec interposition d'un agent de démoulage et que, après polymérisation et enlèvement de l'agent de démoulage, la surface d'appui (94) est collée sur la surface réceptrice (26, 114). 4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que la surface d'appui (94) est collée sur la surface réceptrice (26, 114) au moyen d'une colle polymérisable, sans retrait ou à faible retrait et ayant une bonne adhérence sur les stratifiés. 5. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque élément de liaison (80, 82) est constitué par une bande de tissu imprégnée de matière polymérisable. 6. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1à 5, caractérisée en ce que la structure support (14) comprend deux anneaux concentriques agencés en tronc de cône, à savoir un anneau central (58) de petit diamètre et un anneau périphérique (60) de grand diamètre, et reliés ensemble par une pluralité de barres radiales (62). 7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'anneau central (58) reçoit un insert (20) de forme générale cylindrique dans -lequel- sont montées la source (12) et la partie centrale du réflecteur (10) et en ce que l'anneau central (58) sert également à la fixation de l'enceinte de protection (98) éventuellement présente. 8. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la sturcture support (14) est disposée à proximité de la face arrière convexe du réflecteur (10) qui constitue la surface réceptrice (26) et est fixée à cette dernière par les éléments de liaison (80,82). 9. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la structure support (14) est disposée dans l'espace libre compris entre la face arrière convexe (26) du réflecteur et une partie intérieure de l'enceinte de protection (98) qui constitue la surface réceptrice (114) et que la structure support (14) est fixée à la surface réceptrice par les éléments de liaison (80, 82). 10. Antenne selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'enceinte de protection (98) comprend une partie (100) de forme générale tronconique enveloppant le réflecteur (10) et une partie généralement cylindrique (102) qui définit une ouverture (104) sur laquelle est disposé un radome (106) transparent aux ondes hyperfréquences. 11. Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'enceinte de protection (98) est réalisée en un matériau composite comportant une matière en fibre noyée dans une résine. 12. Antenne selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que l'intérieur de l'enceinte de protection (98) est revêtu d'un matériau absorbant évitant les réflexions parasites. 13. Antenne selon l'une quelconque-des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que l'extérieur de l'enceinte de protection (98) est revêtu d'un matériau métallique assurant une protection partielle de l'antenne aux ondes parasites. 14. Antenne selon llune quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que l'enceinte de protection (98) comporte un dispositif de climatisation interne.