Brevet FR2573576A1 — publié le 19860523

Antenne omnidirectionnelle biconiuj. L'invention concerne une antenne omnidirection- nelle biconique à symétrie de révolution, comportant une alimentation par l'intermédiaire diune ligne coaxiale ar- rivant par le dessous en position centrée et dont le con- ducteur intérieur est raccordé au sommet du cône supé- rieur, et dont le conducteur extérieur est raccordéau sorumet du cone inférieur, tourné vers le sommet du cône supérieur. De telles antennes, désignées également sous le terme de radiateurs biconiques en cornet, sont connues par exemple d'après le livre de Silver: Microwave Antenna Theory and Design, Mac Graw-Hill Book Company, 1949, page 10.Ellespeuvent fonctionner selon un mode à large bande dans une gamme étendue de fréquences, et ce en général exclusivement pour des ondes électromagnétiques polarisées verticalement. L'invention a pour but de réaliser une telle an- tenne biconique de manière qu'elle permette l'émission et/oula réception dans deux bandes éloignées de fréquen- ces, une polarisation linéaire verticale étant nrésente dans la bande inférieure de fréquences alors que n'importe quelle autre polarisation est possible dans la bande supérieure de fréquences. Jusqu'alors un tel pro- blème n'a pu être résolu que lorsque l'on utilisait, pour chaque bande de fréquences, une antenne omnidirectionnelle particulière, ce qui signifie cependant qu'au total deux antennes deviennent nécessaires. Conformément à l'invention, qui concerne une an- tenne omnidirectionnelle biconique à symétrie de révolution du type indiqué plus haut, ce problème est résolu grâce au fait qu'entre les deux cônes, maisnon dans leur zone margi- nale extérieure, se trouvent disposés un ou plusieurs ré- seaux de polarisation enveloppantscoaxiaux qui sont consti- tués par d'étroits conducteurs électriques parallèles, in- clinés par rapport au plan horizontal. Les ondes de la ban- de inférieure de fréquences sont rayonnées,sans être influen- cées, selon une polarisation linéaire verticale, tandis que les ondes de la bande inférieure de fréquencessont rayonnées avec une polarisation correspondant au réseau extérieur ou au réseau unique. Dans le cas du dispositif d'antenne con- forme à l'invention, il s'agit par conséquent, du point de vue de l'effet obtenu, d'une antenne omnidirectionnelle dou- ble pour deux polarisations différentes, dans laquelle l'an- tenne prévue pour la bande supérieure de fréquencesest inté- grée dans l'antenne prévue pour la bande inférieure de fré- quences. Si l'on utilise par exemple deux réseaux compor- tant des conducteurs de forme sinueuse, on peut obtenir un rayonnement polarisé circulairement, dans la bande supérieu- re de fréquences. Si, pour produire une polarisation linéaire dans la bande supérieure de fréquences,on utilise plusieurs ré- seaux de polarisation, les conducteurs de ces réseaux sont alors avantageusement inclinés différemment et ce de telle manière que l'inclinaison par rapport au plan horizontal est la plus faible pour le réseau le plus à l'intérieur et est maximale pour le réseau le plus à l'extérieur. Dans le cas de l'utilisation d'un seul réseau de polarisation pour l'obtention d'une polarisation linéaire dans la zone supérieure de fréquences, les conducteurs de ce réseau sont inclinés avantageusement de 45 par rapport au plan horizontal. Si au contraire, en vuede l'obtention d'une polarisation linéaire dans la bande supérieure de fréquences, on utilise plusieurs réseaux de polarisation, alors seul le réseau le plus à l'extérieur doit être réa- lisé en étant incliné de 45 par rapport au plan horizon- tal. On peut par exemple prévoir trois réseaux de polari- sation, pour lesquels les conducteurs du réseau le plus intérieur sont inclinés d'environ 16 , les conducteurs du réseau médian d'environ 320 et les conducteurs du réseau extérieur d'environ 45 par rapport au plan horizontal. Une telle antenne convient pour émettre des signaux polarisés verticalement, dans la bande inférieure de fré- quenoes, et pour recevoir des signaux présentant une polari- sation horizontale, verticale, circulaire à gauche ou cir- culaire à droite, dans la gamme supérieure des fréquences, tous ces signaux reçus étant affectés d'une perte maximale théorique de 3 dB par rapport à une antenne adaptée à la polarisation particulière des signaux de réception, en rai- son de l'inclinaison à 45 des conducteurs des réseaux. Une antenne réalisée conformément à l'invention peut être utilisée avantageusement en tant qu'antenne de transpondeur de radar secondaire pour des signaux de la bande S (2 à 4 GHz) polarisés verticalement, et pour des signaux de réception des bandes X et K (8 à 18 GHz) pos- u sédant une polarisation quelconque. - A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation préférée de l'invention. La figure représente une vue en élévation laté- rale et en coupe d'une antenne omnidirectionnelle biconi- que à symétrie de révolution pour un transpondeur de radar secondaire. Avec cette antenne, on peut recevoir des si- gnaux dans les bandes X et K et émettre des signaux dans la bande S. L'antenne comporte un cône métallique supérieur la bande S. L'antenne comporte un c6ne métallique -supérieur 1 et un cône métallique inférieur 2. Les sommets des deux cônes 1 et 2 sont dirigées l'un vers l'autre. Le conduc- teur intérieur 3 d'une ligne coaxiale d'alimentation est raccordé dans la région du sorîanet du cône supérieur 1, tandis que le conducteur extérieur 4 de cette ligne coaxia- le d'alimentation est reliée, de façon conductrice, au sommet du cône inférieur 2. Autour de l'axe longitudinal de l'antenne, qui s'étend verticalement et qui est iden- tique à l'axe de symétrie de révolution, se trouvent dispo- sés trois suports cylindriques 5, 6 et 7 constitués en un matériau mousse et qui, au niveau de leurs bords supérieurs et inférieurs,sont adaptés à la forme biconique. Ces sup- ports 5, 6 et 7 servent à recevoir trois feuilles de pola- risation 8, 9 et 10, qui entourent également de façon con- centrique l'axe longitudinal. Un quatrième anneau de sup- port 11, qui est également adapté à la forme conique et est constitué en un matériau mousse, est prévu pour la stabilisation. Les feuilles de polarisation 8, 9 et 10 sont constituées respectivement par des bandes conductrices pa- rallèles, parmi lesquelles les bandes de la feuille inté- rieure de polarisation 8 sont inclinées d'environ 16 0, les bandes de la feuille médiane de polarisation 9 d'environ 32 et les bandes de la feuille de polarisation d'environ 45 par rapport au plan horizontal. Les feuil- les de polarisation 8, 9 et 10 permettent d'obtenir une ro- tation de 45 , selon trois échelons, de la polarisation des zones électromagnétiques dans la bande supérieure de fréquences, c'est-à-dire dans-la bande X et dans la bande Ku. Les feuilles de polarisation 8, 9 et 10 agissent uni- quement dans la bande X et dans la bande Ku. Dans la ban- de S, elles n'ont aucune action. La dimension verticale de l'ouverture dans l'exemple de réalisation représenté est égale à 0,65X0 et l'étendue horizontale de chacun des deux cônes 1 et 2 est égale à 0,770, À0 étant la longueur d'on- de de service dans la zone S. On obtient par conséquent un angle d'ouverture d'environ 80 entre les deux cônes 1 et 2. L'antenne biconique est disposée à une distance déterminée au-dessus d'une plaque de base circulaire métal- lique 12. Sur cette plaque de base métallique 12 est dispo- sé un anneau 13 constitué en un matériau absorbant et qui s'étend de façon enveloppante, depuis le bord de la plaque de base métallique 12 jusqu'au bord extérieur du cône infé- rieur 2 et par conséquent possède une hauteur dimensionnée de telle sorte qu'il se termine au niveau du bord extérieur du cône inférieur 2. Le bord extérieur du cône inférieur 2 est relié par l'intermédiaire d'une partie conductrice 14 s'étendant verticalement, à la plaque de base 12, ce qui définit la distance entre l'antenne biconique et la plaque de base 12. L'antenne biconique conforme à l'invention est recouverte par un capot de protection diélectrique 15. A l'aide de l'antenne représentée dans l'exemple de réalisation, on peut satisfaire à une demande d'une po- larisation verticale dans la bande S et d'une polarisation inclinée à 450 dans la bande X et dans la bande Ku. On peut donc utiliser cette antenne comme antenne de transpondeur, qui reçoit les signaux dans la bande X et dans la bande K u et émet des signaux dans la bande S. Les signaux devant être reçus peuvent présenter une polarisation horizontale, verti- cale, circulaire à gauche, et circulaire à droite. Une anten- ne, qui est polarisée à 45 , reçoit tous ces signaux avec une perte théorique maximum de 3 dB par rapport à une an- tenne adaptée à la polarisation particulière. REVENDICATIONS 1. Antenne omnidirectionnelle biconique à symé- trie de révolution comportant une alimentation par l'in- termédiaire d'une ligne coaxiale introduite par le bas -en position centrée et dont le conducteur intérieur est rac- cordé au sommet du cône supérieur et dont le conducteur extérieur est raccordé au sommet du cône inférieur, tour- née vers le sommet du cône supérieur, caractérisée en ce qu'entre les deux cônes (1,2), mais non dans'leur zone mar- ginale extérieure, sont disposés un ou plusieurs réseaux de polarisation enveloppantscoaxiaux (8,9,10) qui sont cons- titués chacun par des conducteurs électriques étroits et pa- rallèles qui sont inclinés par rapport au plan horizontal. 2. Antenne omnidirectionnelle suivant la reven- dication 1, caractérisée par le fait que, dans le cas de l'utilisation de plusieurs réseaux de polarisation (8,9,10), les conducteurs de ces réseaux sont inclinés différemment et de telle sorte que l'inclinaison par rapport au plan ho- rizontal est minimal dans le cas du réseau le plus intérieur (8) et maximal dans le cas du réseau le plus extérieur (10). 3. Antenne omnidirectionnelle suivant la revendi- cation 1, caractérisée par le fait que dans le cas de l'uti- lisation d'un seul réseau de polarisation, les conducteurs de ce réseau sont inclinés à 45 par rapport au plan hori- zontal. 4. Antenne omnidirectionnelle suivant la revendi- cation 2, caractérisée en ce que les conducteurs du réseau de polarisation le plus extérieur (10) sont inclinés à 45 par rapport au plan horizontal. 5. Antenne omnidirectionnelle suivant la reven- dication 4, caractérisée par le fait qu'il est prévu trois réseaux de polarisation (8,9,10), pour lesquels les conduc- teurs du réseau intérieur (8) sont inclinés d'environ 16 , les conducteurs du réseau médian (9) d'environ 320 et les conducteurs du réseau extérieur (10) d'environ 45 par rap- port au plan horizontal. 6. Antenne omnidirectionnelle suivant l'une quel- conque des revendicationsl à 5, caractérisée par le fait que les réseaux enveloppantsde polarisation (8,9,10) sont réalisés sous la forme de feuilles de polarisation dont les conducteurs sont constitués par des bandes. 7. Antenne omnidirectionnelle suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que les feuilles de polarisation (8,9,10) sont disposées entre des supports (5,6,7,11) réalisés avec une forme an- nulaire et constitués en un matériau isolant et qui sont adaptés, au niveau de leurs bords supérieurs et inférieurs, à la forme biconique.o 8. Antenne omnidirectionnelle suivant la reven- dication 7, caractérisée par le fait que le matériau iso- lant des supports (5,6,7,11) est un matériau mousse. 9. Antenne omnidirectionnelle suivant l'une quel- conque des revendications là 8, caractérisée par le fait qu'elle est montée à une certaine distance au-dessus-d'une plaque de base métallique (12) réalisée avec une forme cir- culaire. 10. Antenne omnidirectionnelle suivant la reven- dication 9, caractérisée par le fait qu'au-dessus de la plaque de base métallique (12) est disposé un anneau (13) constitué en un matériau absorbant et qui s'étend, de fa- çon enveloppante, depuis le bord de la piaque de base mé- - 8 tallique (12) jusqu'au bord du cône inférieur (2) et pos- sède une hauteur dimensionnée 'de telle manière qu'il se termine au niveau du bord extérieur du c6ne inférieur (2).. - 11. Antenne omnidirectionnelle suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 10, caractérisée par un cou- - vercle réalisé' au moyen d'un capot de protection diélectri- que (15): - - 12. Antenne omnidirectionnelle suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 11, caractérisée par un angle - d'ouverture d'environ 80 entre les deux c8nes (1,2). 13. Antenne omnidirectionnelle suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait que la dimension verticale de l'ouverture annulaire entre les deux cônes est égale à environ 0,65 fois la longueur (X0) de l'onde électromagnétique la plus long e;devant être transmise. 14. Antenne omnidirectionnelle suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 13, caractérisée par son uti- lisation en tant qu'antenne de transpondeur de radar secon- daire pour des signaux de la bande S (2 à 4 GHz) polarisés verticalement et pour des signaux des bandes X et K (8 à GHz) possudant une polarisation quelconque. GHz) possédant une polarisation quelconque.