Brevet FR2595874A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne un séparateur de signaux de longueurs d'onde et, plus particulièrement, mais sans esprit de limitation, un séparateur de signaux à mode double servant à recevoir divers types de signaux d'ondes et à séparer les signaux en utilisant des zones de réflecteur différentes possédant différents rayons de courbure. A l'heure actuelle, il existe divers types d'antennes radar et de balayage par l'infrarouge dans Lesquelles sont utilisés différents types de réflecteurs convexes et concaves. Ces 10 divers types d'antennes et de séparateurs de signaux sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique suivants: n 1 906 546 n 2 559 092; n 2 636 125; n 2 702 859; n 2 895 127 n 3 114 149; ne 3 392 397; n 3 394 378; n 3 500 419 n 4 282 527; n 4 348 677; et n 4 477 814e Aucun des brevets 15 cidessus mentionnés ne procure les particularités et avantages uniques de l'invention. Le séparateur à mode double peut posséder un nombre quelconque de zones, jusqu'à 1, 2, o.o [ Le concept n'est pas limite à des anneaux cncentriques, puisque le dessin du réflecteur principal peut égaleaent posséder des zones utilisant des spirales concentriques, des segments plans ou des surfaces présentant de Petits creux connae dans une balle de golfs o chaque petit creux ueprésente Ui eti's tée'!teur eUca5tró dans un substrar:o Ce tye, d essin ow c-- particuliàerc: n. pour 1'V distances focales dif fri-entes etpour le s apptica':ions hautes fréquences ou on souhaite es trajecoire de courant coninues0 Le.,- u a ode double peut être utilisà p-ur lAs ir, e les ltra"l-olm';"es opiqJues5 infrarougesó les :ó.,Iet fraxqu:nces. les f.cquences millim'étriquesé ep divers autres -3Y ', *es ' v,rs d'onde desi9U: r Li-En outre, le concept de zonage i. s'..iur;peut tre u'lisc pour des réflecteurs désaxés ainsi que pr.:r ces réslecteurs a;,:s. De plus, on peut utiliser à la surf:ce d ifér-nts revêtements anti.---rfléchissants ou réf léchissants 1F^ur r',duire la diaphonie ou pour augmenter les propriétés de 35 surface en vue d'applications particulières. Le séparateur de signaux à mode double conçu pour recevoir des signaux infrarouges, des signaux millimétriques, des signaux de haute fréquence, des signaux ultraviolets et des signaux d'autres Longueurs d'onde comporte un réfLecteur principal destiné à recevoir des signaux. Le réfLecteur possède un axe optique passant par son centre. Une première zone de réflecteur est fabri5 quéedans Le réflecteur principal. Une deuxième zone de réfLecteur est également fabriquée dans le réflecteur principal. La première zone possède un rayon de courbure différent de La deuxième zone. Les deux zones comportent des foyers différents Le Long de L'axe optique du réflecteur principal. La description suivante, conçue à titre d'ilLustration de L'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur Les dessins annexés, parmi lesquels: la figure I iLlustre le séparateur de signaux à 15 mode double selon L'invention comportant un réflecteur principal à zones; la figure 2 montre le réflecteur principal associé à un cornet pour haute fréquence, un réflecteur secondaire et un détecteur d'infrarouge; la figure3A montre le réflecteur principaL associé à un détecteur optique et à un cornet pour hzute fréquence; La figure 3B illustre l'utiliuation du réflecteur principal avec des réfLecteurs secondaires pour deux zones différentes; la figure 3C iltustre l'utilisation d'un coalignement de réflecteurs secodaires et d'un récepteur; la figure 3D illustre L'utiLisation d'un râcepteur primaire de haute fréquencï et d'in dûec4-er de haute fréquence avec le réflecteur pincicijiL, la figure 3 -il e l'utLsation d'un réfiec teur à zones de Fresnel ayant de:,Lti fcatiles fcales la figure 4'lltr L utl-iaion d'un réflecteur à zones désaxé; la figure 5 montre Le séparateur de s-gnu7 35 mode double associé à un détecteur d'infrarouge et un 'duplexeur" millimétrique de guide d'ondes; la figure 6 illustre l'utilisation d'une monture en araignée destinée à porter des réflecteurs secondaires; et La figure 7 montre le séparateur de signaux à mode double intégré dans une tête chercheuse. Sur la figure 1, Le séparateur de signaux à mode double est désigné par le numéro de référence général 10 et possède un réflecteur principal 12 à:ones dont l'axe optique 11 passe par le centre du réflecteur 12. Le réflecteur 12 comporte une première zone 14 de réflecteur et une deuxième zone 18 de réfLecteur. La 10 première zone 14 a son foyer 16 le long de l'axe optique 11 et concentre Les signaux comme indiqué par Les flèches 17 sur le foyer. La deuxième zone 10 possède un rayon de courbure différent de la première zone 14 et réfléchit les signaux 19 sur son foyer 20. Le réflecteur principal 12à zones et foyers muto 15 tiples tel que représenté sur la figure 1, ainsi que d'autres possibilités présentement décrites, peut être fabriqué à l'aide d'un équipement de coupe au diamant normal et d'éléments analogues. De plus, on peut le reproduire ou le mouler à l'aide de techniques de moulage par compression ou injection. En outre, 20 pour satisfaire des besoins particuliers, on peut utiliser une réflexion par séparateur multiple pour le rayonnement ultraviolet, le rayonnement optique, le rayonnement millimétrique, le rayonnement infrarouge et le rayonnement à haute fréquence et dans des systèmes de ces types. Les concepts importants décrits présente25 ment sont l'utilisation de "N"distances-focales différentes, le fait que l'on peut concevoir, fabriquer et intégrer des réflecteurs à distances focales différentes defaçon qu'on puisse monter "N" réflecteurs ou récepteurs secondaire différent au niveau de chacun des foyers ou relativement à ceux-ci, sur l'axe optique ou en dehors 30 de l'axe optique. De plus, il faut noter que Le concept de zonage, ou formation de zones différentes, tel que présentement décrit peut être utilisé pour des réflecteurs désaxés aussi bien que pour des réflecteurs axés. Sur la figure 2, le séparateur représenté comporte 35 en outre un détecteur d'infrarouge 22 pour la première zone 14 et possède un foyer 24. Sur cette figure, on peut également voir un réflecteur secondaire 26 destiné à recevoir le rayonnement de haute fréquence comme indiqué par les flèches 19 et le renvoyant via le réflecteur principal 12 à l'intérieur d'un cornet 30 pour haute fréquence o il est concentré sur un foyer 28. Le dimensionnement des zones du réflecteur principal 12 exerce un effet sur le diagramme de haute fréquence, lequel effet donne d'importantes applications. Le premier des effets secondaires concerne la profondeur des différentes zones. Si l'on coupe une zone infrarouge à une moyennne de X/4, o X est 10 la longueur d'onde de la haute fréquence au-dessous de la surface du réflecteur de haute fréquence, alors la surface réfléchissante optique n'aura aucun effet sur le diagramme d'antenne de la haute fréquence. De plus, la distance souhaitable entre les zones est X/10. On peut réaliser ce souhait à l'aide d'un usinage au diamant. 15 Ceci montre également que le réflecteur à zones idéal sera du type Fresnel, présentant des dimensions de chaque zone qui sont liées aux longueurs d'onde, au diamètre du réflecteur, et à la rugosité superficielle effective de la surface combinée. Si l'on prend en considération les figures 3A à 20 3D, on voit clairement qu'une large variété de configurations sont possibles qui utilisent le réflecteur principal à zones 12. Le réflecteur principal à zones 12 est également intéressant lorsque les réflecteurs principaux sont symétriques ou lorsque l'on utilise des modèles axés. La variante d'un modèle désaxé est présentée sur 25 la figure 4, o un réflecteur à zones désaxé 32 possède une ligne centrale 34 ainsi qu'un détecteur ou réflecteur secondaire désaxé 36 servant à obtenir une focalisation sur un récepteur 38. Comme le montre la figure 3A, le réflecteur principal 12 est représenté comme possédant une première zone 14 et 30 une deuxième zone 18, le réflecteur concentrant les signaux 17 de la première zone sur un détecteur 40 d'infrarouge, d'ultraviolet ou de rayonnement optique, tandis que les signaux 19 de la deuxième zone sont concentrés à l'intérieur d'un cornet pour haute fréquence 42. Sur la figure 3B, un réflecteur secondaire 44 est représenté comme cencentrant les signaux 17 sur un récepteur 46, tandis que la deuxième zone réfléchit les signaux 19 sur un réflecteur secondaire 48, via le réflecteur principal 12, à l'intérieur d'un cornet pour haute fréquence 50. La figure 3C montre l'utilisation du coalignement entre des réflecteurs secondaires 52 et 54 dans le but de réflechir les signaux 17 de la première zone 14 du réflecteur principal 12 sur un récepteur 56. Les signaux 19 sont reçus à l'intérieur d'un cornet 58. La figure 3D montre une variante d'utilisation 10 faisant appelt à un récepteur pour haute fréquence 60 qui reçoit les signaux réfléchis 17 provenant de la première zone 14 du réflecteur principal 12. En outre, les signaux 19 sont réfléchis de la zone 18 sur un détecteur 62. La figure 3E montre l'utilisation d'un réflecteur 15 64 à zones de Fresnel principal qui possède une zone 1, une zone 2, une zone N offrant de multiples parties focales et des fréquences permettant de réfléchir des signaux sur un premier détecteur 66, un deuxième détecteur 68, et sur un détecteur "N" 70 pour les zones supplémentaires. Sur la figure 5, le séparateur 10 comporte un réflecteur principal 72 d'infrarouge qui peut être fait d'un élément réfléchissant métallique plein ou d'une matière plastique, ou bien d'un autre matériau transparent vis-à-vis de la haute fréquence. Si le matériau est transparent, la surface de la matière 25 plastique sera revêtue d'une couche réfléchissante pour l'infrarouge. La surface postérieure 74 du réflecteur 72 est revêtue d'un matériau absorbant la haute fréquence dans le but de réduire la diffusion de L'énergie. Un réflecteur secondaire 76 est disposé en un lieu compatible avec le dessin du télescope. Le réflecteur 76 30 réfléchit l'énergie infrarouge dans un détecteur 78 d'infrarouge placé au niveau d'un plan focal suivant l'axe optique du télescope. On utilise un matériau déflecteur et absorbant 76 pour minimiser les pertes de résolution dues à la lumière parasite. Dans un télescope Cassegrain, la partie centrale 79 du réflecteur 76 n'est nor35 malement pas utilisée. Ainsi, dans cette partie 79, on monte un cornet réflecteur 80. Le réflecteur 76 est fixé à un support 82 et est aligné grâce à celuici. Le cornet réflecteur 80 est incorporé dans une monture du type araignée tel que représenté sur ta figure 6. On déplace le réflecteur principal 72 le long d'un axe "X" horizontal à l'aide de deux cames d'entraînement rotatives 84. Le cornet 80 est raccordé à un guide d'ondes 86 qui est connecté à un duplexeur millimétrique 88. Sur la figure 6, il est représenté une monture du type araignée 90, laquelle est constituée par un réflecteur secondaire d'infrarouge 92, un cornet récepteur millimétrique 94 10 et un support d'alignement 96 se fixant aux pattes 98 de la monture du télescope. On peut utiliser un guide d'onde 100 pour les hautes fréquences, lequel est fixé à l'une des pattes 98 de la monture araignée. La monture araignée 90 est fixée rigidement relativement au champ d'une tête chercheuse 102 grâce à l'uti15 lisation d'une liaison du type araignée ajustable 104. Un ensemble tête chercheuse intégré 106 est illustré sur la figure 7. Sur la figure 7, l'électronique de commande de l'entraînement de la monture et du réflecteur principal 10 ne sont pas représentés. La monture araignée 90 est représentée comme possédant une patte d'araignée 98, un réflecteur secondaire à infrarouge 92 et un cornet récepteur millimétrique 94, qui sont tous rigidement fixés à la tête chercheuse 102 et se déplacent avec cette dernière. Le réflecteur principal à zones 12 est fixé via un joint à rotule 108 sur la tête chercheuse 102. La tête chercheuse 102 est entraînée indépendamment de l'entraînement 110 du réflecteur par l'intermédiaire de cames 84. Les cames 84 déplacent le réflecteur 112 d'un certain nombre, voulu, X de degrés en plus 30 ou en moins par rapport à la ligne centrale de la tête chercheuse. Ceci permet de balayer la zone cible dans n'importe quel diagramme bidimensionnel, tandis que, dans le même temps, l'entraînement de la tête chercheuse déplace cette dernière suivant un déplacement voulu. Il faut noter, en considérant la figure 7, que le détecteur à infrarouge 78 n'est pas limité à une fréquence quelconque donnée et peut être utilisé pour la détection de L'infrarouge, l'ultraviolet, le visible, et d'autres fréquences. En outre, le détecteur 78 peut être remplacé par un réseau de détecteurs dans un but de formation d'image ou pour accélérer la vitesse de recherche de la tête chercheuse 102. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du séparateur dont la description vient d'être donnée à titre simplement i!lustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du 10 cadre de l'invention. R E V E N D I CATIONS 1. Séparateur (10) de signaux à mode double destiné àrecevoir des signaux infrarouges, de fréquence mitllimétrique, de haute fréquence, ultraviolets et d'autres Longueurs d'onde, le séparateur étant caractérisé en ce qu'il comprend: un réflecteur principal (12) servant à recevoir les signaux, le réflecteur possédant un axe optique (11) passant par son centre; une première zone (14) de réflecteur fabriquée 10 dans le réflecteur principal; et une deuxième zone (18) de réflecteur fabriquée dans le réflecteur principal, la première zone ayant un rayon de courbure différent de la deuxième zone, les deux zones ayant des foyers différents disposés le long de l'axe optique. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première zone de réflecteur et la deuxième zone de réflecteur peuvent être des anneaux concentriques disposés sur le réflecteur principal, ou bien les zones peuvent être des spirales concentriques, des segments plans ou des surfaces à petits creux. 20 3. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur d'infrarouge disposé le long de l'axe optique afin de recevoir des signaux réfléchis en provenance de la première zone de réflecteur. 4. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un deuxième réflecteur (26) disposé suivant l'axe optique afin de recevoir des signaux réfléchis en provenance de la deuxième zone et de réfléchir les signaux sur un foyer situé suivant la longueur de l'axe optique. 5. Séparateur selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il comporte en outre un cornet pour haute fréquence disposé suivant l'axe optique afin de recevoir des signaux réfléchis en provenance de la deuxième zone de réflecteur. 6. Séparateur de signaux à mode double (10) destiné à recevoir des signaux infrarouges, de fréquence millimétrique, 35 de haute fréquence, ultraviolets et d'autres longueurs d'onde, le séparateur étant caractérisé en ce qu'il comprend: un réflecteur principal (12) servant à recevoir les signaux, le réflecteur ayant un axe optique passant par son centre; une première zone de réflecteur (14) fabriquée dans le réflecteur principal; une deuxième zone de réflecteur (18) fabriquée dans le réflecteur principal, la première zone ayant un rayon de courbure différent de la deuxième zone, les deux zones ayant des foyers différents situés le long de l'axe optique; un détecteur d'infrarouges, d'ultraviolets ou de rayonnement optique disposé suivant l'axe optique afin de recevoir des signaux réfléchis en provenance de la première zone de réflecteur; et un deuxième réflecteur (26) disposé suivant la 15 longueur de l'axe optique afin de recevoir des signaux réfléchis en provenance de la deuxième zone et concentrant les faisceaux via un cornet pour haute fréquence sur un foyer situé suivant l'axe optique.