Brevet FR2583927A1 — publié le 19861226

ANTENNE RESEAU POUR EMISSION ET/OU RECEPTION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES La présente invention a principalement pour objet une antenne réseau pour émission et/ou réception d'ondes électromagnétiques en pointage fixe et procède mettant en oeuvre la dite antenne. Les antennes reseau associées à un balayage électronique sont utilisées en radar pour la poursuite et/ou la veille. On utilise leurs aptitudes importantes à suivre un ou plusieurs objets mobiles grâce à leur agilité spatiale. Ceci est du à l'absence de mouvement mecanique pour le pointage de l'antenne. D'autre part, il est connu d'utiliser des antennes comportant un réflecteur, notamment un reflecteur parabolique pour la réception d'ondes électromagnétiques en pointage fixe, par exemple la réception directe de télévision émise par un satellite. De telles antennes présentent l'inconvénient d' exiger un pointage mécanique précis et d'avoir une grande prise au vent. Le dispositif selon la presente invention permet de minimiser la prise au vent en utilisant une antenne réseau par exemple linéaire ou plane. L'invention a principalement pour objet un procédé d' émission et/ou de réception d'ondes électromagnétiques en pointage fixe caractérisé par le fait qu'il utilise une antenne réseau L'invention a aussi pour objet un procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'émission et/ou réception est faite perpendiculairement à l'axe mécanique de l'antenne. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées données comme des exemples non limitatifs représentant la figure 1, une antenne réseau à pointage mécanique la figure 2, divers exemples de realisation de sources et/ou récepteurs élémentaires la figure 3, un premier exemple de réalisation d'un dispositif susceptible de recevoir plusieurs émissions simultav nées ; la figure 4, un second exemple de réalisation d'un dispositif susceptible de recevoir plusieurs émissions simulta nément ; la figure 5, la fixation d'une antenne selon l'invention sur le toit d'une maison la figure 6, la coupe d'une antenne aérodynamique permet tant de minimiser la prise au vent. Sur la figure 1, on peut voir une antenne réseau selon l'invention. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1, l'antenne réseau 2 est plane et comporte des sources et/ou récepteurs élémentaires 1 réparties régulièrement sur sa surface. Avantageusement la planéité de 1'antenne 2 est maintenue grâce à un support 4. Le support 4 est par exemple une structure métallique. Les sources et/ou récepteurs elementaires 1 sont connectés à un cable d'antenne (non représenté) destiné à être connecté à un récepteur et/ou émetteur. I1 est évident que les connections des sources etiou récepteurs élémentaires 1 introduisent un retard de phase proportionnel à la longueur de la dite connection. Soit O, t un repère orthonormé 3, 0 étant le centre de l'antenne 2 ; l'antenne étant incluse dans le plan t Dans un exemple de réalisation de l'antenne 2 selon l'invention, les retards de phase des divers sources et/ou récepteurs élémentaires 1 sont de plus en plus importants au fur et à mesure que l'on s'éloigne de O.Par exemple, le retard de phase R de chaque source et/ou récepteur élémentaire 1 est égale à R = ar + b où a et b sont des constantes et r est la distance entre la source et/ou récepteur élémentaire i consi déré et le point 0. Par exemple, dans le repère O, 2, L'antenne 2 focalise les ondes planes arrivant selon un axe 5 supportant le vecteur z orthogonal à et à y. Le pointage de l'antenne 2 vers un émetteur et/ou récepteur 22 s'effectue alors en plaçant l'antenne 2 perpendiculairement à la droite 5 passant par 0 et par le dit émetteur et/ou recepteur 22. Ainsi le plan , t de l'antenne 2 est parallele aux plans equiphases des ondes émises par l'émetteur 22. L'antenne 2 n'est pas nécessairement plane. Pour les formes non planes, par exemple semi-cylindriques ou paraboliques, de l'antenne 2, on doit s'assurer que des retards de phases appliques aux signaux reçus.par les divers sources et/ou récepteurs élémentaires i réalisent la focalisation du faisceau émis ou reçu. Ces retards de phase sont induits par les longueurs des connections et/ou par des déphaseurs comme par exemple des ferrites. Un déphaseur est connecté a chaque source et/ ou récepteur élémentaire i. La réalisation préférée de l'antenne 2 selon l'invention est un circuit imprimé par exemple en expoxy. Les sources et/ou récepteurs élémentaires 1 sont constitués par une fine couche métallique déposée sur le dit circuit imprimé. La couche métallique est par exemple une couche de cuivre photogravé. Avantageusement, les connections des sources et/ou récepteurs élémentaires 1 au cable d'antenne sont fixes sur la face opposée du circuit imprimé aux dites sources et/ou récepteurs élémentaires 1. Ces connections comportent par exemple des guides d'onde, des lignes ou des cables coaxiaux. Avantageusement le circuit imprimé est un circuit imprimé double face, les connections étant des métallisations déposées sur la face opposée du circuit imprimé aux sources et/ou récepteurs élémentaires 1. Les connections sont reliées aux sources et/ou récepteurs élémentaires 1 à travers le circuit imprimé. Ainsi la constante b correspond à 1 'épaisseur du circuit imprimé. Dans un exemple de realisation de l'antenne 2 selon l'in- vention, les connections se croisent. Dans ce cas, l'antenne est realisée sous forme d'un circuit double face multicouche. On assure ainsi l'isolation galvanique et l'on améliore le decouplage électromagnétique des divers connections de source et/ou récepteurs 1. Sur la figure 2, on peut voir divers exemples de réalisation des sources et/ou recepteurs 1 selon l'invention. Sur les figures 2a a 2g sont représentées les formes de métallisation destinées a l'antenne selon l'invention réalisées sous la forme d'un circuit imprimé. Sur la figure 2a, on peut voir un disque métallique 1. Sur la figure 2b, on peut voir un carré i. Sur la figure 2c, on peut voir un dipole i monolithique. Sur la figure 2d, on peut voir un dipôle 1 comportant deux éléments 15. Sur la figure 2e, on peut voir deux dipôles 1 de la figure 2d placés orthogonalement. Sur la figure 2f, on peut voir un hexagone métallique. Sur la figure 2g, on peut voir une spirale métallique. La source et/ou récepteur l des figures 2a et 2g sont particulièrement bien adaptés à recevoir et/ou émettre des ondes en polarisation circulaire. Les sources et/ou récepteurs 1 des figures 2f et 2g permettent de couvrir le maximum de surface de l'antenne 2 et ainsi d'optimiser le gain de l'antenne 2. Les sources et/ou récepteurs des figures 2c, 2d, 2e sont particulièrement bien adaptés pour recevoir et/ou émettre des ondes en polarisation rectiligne. Avantageusement, pour obtenir une bonne directivité de l'antenne 2 selon l'invention, les sources et/ou récepteurs 1 sont petits par rapport à la longueur d'onde. Par exemple, la plus grande dimension d'une source et/ou récepteur 1 est égale au quart de la longueur d'onde. Sur la figure 2h, on peut voir une hélice 1. Sur la figure 2i, on peut voir un cornet. Pour la clarté du dessin sur les figures 3 et 4, seuls 3 sources et/ou récepteurs 1 ont été représentés. Il est bien entendu qu'une antenne 2 réelle comporte un nombre de sources plus important. Sur la figure 3, on peut voir le schema de connections électriques d'un premier exemple de realisation du dispositif selon l'invention. Les sources et/ou recepteurs 1 sont connectés par au moins un dispositif de raccordement 9 à un cable d'antenne 8. Le dispositif de raccordement 9 comporte un ensemble de dephaseurs 6 associes aux sources et/ou récepteurs i. Les sorties des déphaseurs 6 sont regroupes dans un dispositif de connection 7 connecté au cable d'antenne 8. Les déphaseurs 6 sont par exemple des dephaseurs à ferrite ou des déphaseurs numériques à diodes PIN. Si un seul déphasage fixe est nécessaire, il peut être obtenu par des différences de longueur de connection des sources et/ou récepteurs 1 au cable d'antenne 8. Le cable 8 est par exemple un cable coaxial. L'antenne 2 équipée d'un seul dispositif de raccordement 9 permet d'émettre et/ou de recevoir des ondes dans une seule direction à la fois. Les déphaseurs 6 permettent le pointage de 1' antenne 2. Ainsi, on peut par exemple, recevoir successivement plusieurs émissions relayées par plusieurs satellites. Pour pouvoir obtenir simultanément plusieurs pointages, l'antenne 2 comporte plusieurs dispositifs de raccordement 9 connectés en parallèle. Dans un premier exemple d'utilisation de 1' antenne 2 selon l'invention, sur chaque cable 8 d'antenne 2 seront présents les programmes de télévision relayes par un satellite différent. Cette réalisation est particulierement bien adaptée pour les immeubles d'habitation. Dans un second exemple, l'antenne 2 est utilisée pour recevoir et émettre des ondes électromagnétiques avec des pointages différents. Cette réalisation est particu}ierement bien adaptée au réémetteur de télévision ou aux reémetteurs de faisceau hertzien, par exemple téléphoniques. Avantageusement, un cable d'antenne 8 est raccordé aux sources et/ou récepteurs 1 sans passer par des déphaseurs 6. Le cable permet par exemple de recevoir les ondes électromagnétiques correspondantes au pointage mécanique de i'anten- ne 2. Sur la figure 4, on peut voir deux dispositifs de rac cornement 9 connectes en seriez Bien entendu, les valeurs de déphasage des déphaseurs 6 appartenant au second dispositif de raccordement 9 tiennent compte des déphasages introduits par les déphaseurs 6 appartenant au premier dispositif de raccordement 9. Sur la figure 5, on peut voir une maison 10 comportant une antenne 2 selon l'invention pour la réception d'émissions de télévision par satellite. La fixation de l'antenne 2 selon l'invention sur, par exemple le toit de la maison 10 est facilitée par le fait que le pointage de l'antenne 2 n'est pas purement mécanique. Ainsi, on peut, par exemple fixer l'antenne 2 sensiblement parallèlement au toit 22 de la maison 10. Un tel agencement limite la prise au vent et facilite la fixation. Toutefois, un pointage de l'antenne 2, présentant: un angle trop important avec la normale à l'antenne, pressente 1 'inconvénient de diminuer le gain de l'antenne. De plus, il est avantageux d'effectuer un pointage méca- nique de l'antenne 2 dans le plan équatorial, le balayage électronique assurant le choix d'un des satellites geostationnaires. En effet, tous les satellites sont présents dans le plan équatorial. Dans un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, on utilise pour l'émission et/ou réception plusieurs antennes 2, le balayage électronique assurant le parallélisme des pointages. Ainsi on augmente le gain de l'antenne proportionnel à la somme des surfaces. Avantageusement, on réalise un dispositif de réception modulaire. Chaque module comporte une antenne 2 pouvant être associée à des dispositifs de raccordement 9. Ainsi pour augmenter le nombre de satellites pouvant être reçu simultanément, il suffit de rajouter aux antennes 2 un dispositif de raccordement 9 supplémentaire. Pour augmenter le gain, il suffit de rajouter les antennes 2 supplémentaires. Sur la figure 6, on peut voir un exemple de réalisation aérodynamique de l'antenne 2 selon l'invention. L'antenne 2 comporte des sources et/ou recepteurs élémentaires 1 déposés sur un circuit imprimé 2 assurant les interconnections avec des dispositifs de raccordement 9. L'antenne 2 comporte une carrosserie 11 aérodynamique. Sur la face supérieure, la carrosserie 1l est transparente aux ondes électromagnétiques dans la bande de fréquence de travail de l'antenne 2. La carrosserie 11 permet de diminuer la prise au vent de l'an- tenne 2. L'antenne 2 est dans un exemple de réalisation une antenne réseau linéaire L'antenne 2 selon l'invention stapplique a l'mission et/ou réception en pointage fixe. L'antenne 2 selon l'invention s' applique principalement à la réception directe d'ondes émises par les satellites. L'antenne 2 selon 1 invention s'applique aussi aux reemet- teurs de télévision ou Dour faisceaux hertziens. L'antenne 2 selon l'invention permet la réalisation dsan- tennes planes pour satellites. Avantageusement une telle antenne est munie sur la face opposée aux sources et/ou récepteurs 1 des pannéaux photovoltaîques. Avantageusement, la normale aux panneaux photovoltaiques est orientee dans la direction du soleil afin d'optimiser la production d'électricité. Les pointages sont assurés par balayage électronique. Dans une variante de réalisation, la même antenne 2 sert à la réception et a la émission d'ondes électromagnétiques. Un premier ou plusieurs dispositifs de raccordement 9 assurent les pointages de l'antenne 2 a l'émission et un ou plusieurs seconds dispositifs de raccordement 9 assurent les pointages de l'antenne 2 à l'émission. L'utilisation d'une antenne unique permet la limitation du poids et de l'encombrement du satellite. Dans une autre variante de réalisation, l'antenne selon 1' invention comporte un dispositif de commande, non représenté, des déphaseurs 6 permettant le pointage a distance de l'antenne 2. Avantageusement. le dispositif de commande de la valeur de déphasage asservit le pointage de l'antenne 2 au gain vinn. Ainsi, on arrive a compenser les mouvements de faible amplitude de l'émetteur. Avantageusement le dispositif selon l'invention permet le réglage automatique des déphaseurs 6 assurant le pointage automatique de 1 'antenne 2. Un tel dispositif comporte notameent un détecteur de niveau des signaux reçus sur le cable d'antenne 8 et des moyens de réglage d'un déphaseur 6. Si le signal reçu est supérieur a un signal prédéterminé. le balayaae est arrêté sur le pointage donnant le maximum de signaI. Dans une variante de réalisation de l'antenne selon l'invention un câble d'antenne unique connecté à tous les câbles d'antenne 8 arrive chez chaque utilisateur final. Le choix du satellite capté est effectué, par exemple, par un accord en fréquence du récepteur. REVENDICATIONS 1. Utilisation d'une antenne réseau (2) pour l'émission et/ou la réception à ondes électromagnétiques, caractérisée par le fait que ladite émission et/ou réception est une émission d'ondes électromagnétiques en pointage fixe. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'émission et/ou la réception est faite perpendiculairement à l'axe mécanique de l'antenne. 3. Procédé d'émission et/ou de réception utilisant une antenne réseau, caractérisé par le fait que l'on effectue un réglage de la position mécanique de l'antenne (2) minimisant la prise au vent de ladite antenne (2), le pointage étant assuré par un ensemble de déphaseurs (6). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit procédé est un procédé de réception d'émissions de télévision émises par des satellites géostationnaires. 5. Procédé de réception selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on effectue un pointage mécanique dans le plan équatorial et un pointage par balayage électronique dans le plan qui lui est perpendiculaire permettant de recevoir les émissions de plusieurs satellites géostationnaire de ladite antenne. 6. Procédé de réception selon la revendication 4 ou S, caracté- risé par le fait que l'on effectue, avec une pluralité de dispositifs (9) debalayage électronique, le pointage de l'antenne simultanément dans plusieurs directions. 7. Antenne réseau (2) pour émission et/ou réception d'ondes électromagnétiques, caractérisée par le fait qu'elle comporte plusieurs ensembles de déphaseurs (6) permettant d'émettre et/ou de recevoir simultanément en pointages fixes dans plusieurs directions. 8- Antenne (2) selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la dite antenne (2) est réalisée sous la forme de circuit imprimé (12) double face, des sources et/ ou récepteurs (l) sont des métallisations déposées sur une face du dit circuit imprimé (12), les connexions étant déposées sur la face opposee. 9- Antenne (2) selon la revendication 8 caractérisé par le fait que le circuit imprimé (12) est un circuit imprimez multicouche. 10- Procédé de réception selon la revendication 4 ou 5 caractérisé par le fait que l'on utilise une pluralité d'antennes (2) ayant simultanEment les mêmes pointages, améliorant ainsi le gain de l'antenne (2).