Brevet FR2590081A1 — publié le 19870515

La présente invention concerne une antenne à ré- flecteur de polarisation linéaire et plus particulière- ment, une antenne à double réflecteurs à grille de pola- risations perpendiculaires, attaquées par des cornets d'alimentation. Cette antenne à deux réflecteurs à grille comporte un premier réflecteur constitué par une premiè- re grille de conducteurs linéaires dans une orientation pour s'adapter à la polarisation d'un premier cornet d'a- limentation. Le premier réflecteur recouvre un second ré- flecteur constitué par une seconde grille de conducteur': linéaires qui sont orientés perpendiculairement à la pre- mière orientation et pour s'adapter à la polarisation or- thogonale d'un second cornet d'alimentation. Une antenne de ce genre, dans laquelle chacun des premiers et des seconds cornets d'alimentation consiste en un réseau de cornets est largement utilisée dans des satellites de télécommunication pour produire des fais- ceaux en forme avec une réutilisation de fréquence par polarisation linéaire orthogonale. Il est souhaitable dans une application de ce genre que l'antenne soit com- pacte et légère. Chacun des réflecteurs est une section d'un paraboloIde de révolution avec une grille de conduc- teurs ou d'éléments parallèles étroitement espacés qui sont orientés parallèlement à l'une de deux polarisations linéaires orthogonales. Les réflecteurs sont disposés (le manière que leurs axes soient décalés et parallèles en- tre eux. La grille de conducteurs dans chacune des sec- tions ou disques paraboliques est agencée de manière que les conducteurs apparaissent parallèlement à une distan- ce dans la direction de propagation, dans la direction des axes parallèles. Les cornets sont situés aux foyers des réflecteurs correspondants. Un exemple d'un disposi- tif de ce genre est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 898 667. Dans une antenne antérieure telle que décrite dans le brevet précité, les réflecteurs avec les axes dé- calés et les foyers décalés entrainent que des signaux de polarisation transverale (indésirables) provenant des éléments parallèles à la surface d'un réflecteur soient diffusés à partir du signal de cornet d'alimentation/co- polarisé (souhaité) associé avec l'autre réflecteur de faisceau. Il est souhaitable de disposer d'un moyen peu couteux et léger pour améliorer encore la rejection de polarisation transversale dans une antenne de ce genre. Selon un mode de réalisation, l'invention concer- ne une antenne à réutilisation de spectre comportant: un premier réflecteur comprenant une première grille de conducteurs linéaires d'une orientation, recouvrant un second réflecteur qui comprend une seconde grille d'une seconde orientation perpendiculaire et des cornets d'a- limentation ou des réseaux de cornets d'alimentation avec des polarisations correspondantes aux foyers décalés res- pectifs ou à proximité de ces réflecteurs, la disposition permettant d'améliorer les performances en polarisation transversale consistant en une grille de conducteurs li- néaires voisins de l'ouverture de chacun des cornets, les conducteurs de grille d'ouverture étant orientés per- pendiculairement aux conducteurs du réflecteur associé avec le cornet d'alimentation particulier. D',autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux-dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue de face d'une antenne à deux grilles destinée à un satellite, selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 représente la structure de réflec- teur de la figure 1, le long des lignes 2-2 de la figu- re 1, la figure 3a est une vue du réseau de cornets à polarisation horizontale, vue de depuis les réflecteurs, la figure 3b représente le réseau de cornets de polarisation verticale, vue depuis les réflecteur, la figure 4 illustre les contours d'isolation sans les grilles sur les cornets, la figure 5 illustre les contours d'isolation avec les grilles sur les cornets selon la présente inven- tion, la figure 6 illustre le diagramme mesuré en co- polarisation-des faisceaux de la figure 4 sans les gril- les devant le cornet, et la figure 7 illustre les diagrammes mesurés en copolarisation des faisceaux de la figure 3 avec les grilles devant le cornet. Les figures 1 et 2 montrent une antenne 11 mon- tée sur une paroi d'un satellite 10. L'antenne 11 com- porte un réflecteur parabolique 13 comprenant un disque diélectrique de forme parabolique et une grille de con- ducteurs polarisés horizontalement 13a, le réflecteur 13 étant monté en chevauchement sur un second réflecteur parabolique 15 consistant en un disque diélectrique de forme parabolique et en une grille de donducteurs 15a de polarisation verticale. Sur la figure 1, une partie du réflecteur avant 13 est coupée pour montrer la grille de réflecteur ar- rière 15. L'antenne 11 est montée sur une surface lOa du corps principal 10 d'un satellite au moyen de colon- nettes de montage 17, 18, 19 et 20. Ces colonnettes sup- portent le réflecteur parabolique arrière 15 sur la sur- face 10a du corps principal de satellite 10. Un réflec- teur parabolique 13 avant ou extérieur est monté sur le réflecteur 15, par exemple au moyen d'un anneau diélec- trique périphérique 16 disposé entre les réflecteurs 13 et 15. Ces réflecteurs peuvent en outre être montés l'un sur l'autre par des nervures de raidissement. Un exem- ple typique de ces rainures de raidissement est décrit dans la demande de brevet No RCA 81 336 intitulé "Dual Gridded Reflector Structure". Les réflecteurs 13 et 15 sont des sections d'un parabololde de révolution, le sommet des réflecteurs se situant près du bord inférieur, comme le montre la fi- gure 2. Le sommet du réflecteur parabolique 13 est si- tué en V1 et le sommet du second réflecteur 15 est situé en V2. Les deux réflecteurs paraboliques sont montés de manière à être décalés l'un par rapport à l'autre comme le montrent les sommets V1 et V2 et les axes focaux sont légèrement décalés et parallèles entre eux. Cela corres- pond au brevet précité, de sorte que les champs de pola- risation transversale développés par les éléments paral- lèles sur untie surface de chaque réflecteur à partir d'un ou plusieurs cornets d'alimentation d'un réseau associé avec ce réflecteur sont diffusés à partir du faisceau copolarisé de l'autre réflecteur. L'antenne comporte des réseaux de cornets d'ali- mentation 21 et 23; de formation de faisceaux, comme le montrent les figures 3a et 3b pour les polarisations res- pectives. Le décalage entre les deux réflecteurs est suf- fisant pour assurer un espace suffisant autour de chacun des foyers pour recevoir les deux réseaux de cornets. Le réseau de cornets 21 de polarisation horizon- tale est situé au foyer F1 du réflecteur parabolique 13 qui comporte les conducteurs de grille horizontale 13a. Voir les figures 2 et 3a. Le réseau 21 est généra- lement centré par rapport au foyer F1 comme le montre la figure 3a. Le réseau de cornets 23 de polarisation verticale est situé au foyer F2 du réflecteur 15 qui comporte les conducteurs de grille verticale 15a. Le réseau 23 est généralement centré par rapport au foyer F2 comme le montre la figure 3b. Chaque réseau de cor- nets est dirigé vers le centre d'un réflecteur respectif afin d'irradier complètement le réflecteur, principale- ment en son centre. Chacun des cornets d'alimentation de polarisa- tion horizontale du réseau 21 est agencé pour émettre et recevoir des signaux à haute fréquence de polarisation horizontale. D'une façon similaire, chacun des cornets d'alimentation de polarisation verticale du réseau 23 est agencé pour émettre et recevoir des signaux de haute fréquence en polarisation verticale. Les figures 3a et 3b montrent également les guides d'onde d'entrée aux étran- glement des cornets. Les guides d'onde d'entrée 22 des cornets du réseau 21 ont une largeur inférieure à leur hauteur de manière à propager des signaux avec les champs E perpendiculaires aux surfaces verticales et par consé- quent, pour exciter des ondes de signaux de polarisation horizontale. Les guides d'onde d'entrée 24 des cornets du réseau 23 sont plus larges que hauts de manière à ex- citer des ondes de signaux de polarisation verticale. Les réseaux 21 et 23 sont montés sur le corps de satellite 10 par un bras support 30, selon la figure 2. Selon l'invention, une grille 21a de conducteurs verticaux est placée devant l'ouverture du réseau de cor- nets 21 de polarisation horizontale. Ainsi, la grille 21a est voisine de chaque cornet du réseau 21. Voir les figu- res 2 et 3. Cette grille 21a de conducteurs verticaux (représentés sur la figure 3a) peut être constituée par une feuille d'un diélectrique, comme du mylar ou autre matière diélectrique sur laquelle sont imprimés ou for- més par tout autre moyen des conducteurs minces. Ces con- ducteurs peuvent être par exemple en une feuille de cui- vre d'une épaisseur de 0,0075 mm. La feuille peut être montée sur un cadre 21b monté sur le bras support de cor- net 30 par un rebord 31, de manière qu'elle soit main- tenue plane contre les cornets. Voir figure 2. L'écartement entre les conducteurs de la grille 21a et la dimension des conducteurs sont les mêmes que pour les grilles 13a et 15a des réflecteurs 15 et 13. Ils sont agencés de manière à coupler des signauxe ntre le cornet et le réflecteur 13 avec une faible atténuation tout en assurant une réjection optimale des signaux de polarisation verticale provenant de la grille de conduc- teurs 15. La largeur des conducteurs est par exemple de 0,075 mm et la distance centre à centre entre eux est O, 5 mm pour un mode de réalisation essayé à des fréquences de 11 à 14 GHz. La géométrie des grilles (écartement et largeur) est choisie de manière à donner le meilleur com- promis entre la plus faible perte de transmission avec la composante copolarisée et le plus haut pouvoir réflec- teur pour la composante de polarisation transversale. En travers de l'ouverture du réseau de cornets 23 à polarisation verticale se trouve une grille 23a de conducteurs orientés horizontalement avec le même écarte- ment et la même largeur que les conducteurs des réflec- teurs 13 et 15. Là également, la grille 23a est voisine de chaque cornet du réseau 23. Voir figure 3b. Cette gril- les est également faite de préférence d'une feuille dié- lectrique comme de mylar sur laquelle sont imprimés ou formés par tout autre moyen des conducteurs minces. La feuille peut être montée sur un cadre 23b fixé sur le bras support de cornet 30 par un rebord 33. L'expérience a montré que la rejection de pola- risation transversale est améliorée en utilisant des grilles à l'ouverture des réseaux de cornets d'alimen- tation. La figure 4 illustre cet effet de polarisation transversale en l'absence des grilles aux cornets pour un faisceau dirigé vers la moitié ouest des Etats-Unis d'Amérique et la figure 5 illustre la réduction des ef- fets de polarisation transversale avec les grilles aux cornets. Ces figures montrent la copolarisation diminuée de la polarisation transversale, c'est à dire les con- tours d'isolation. La fréquence de fonctionnement est 11,76 GHz. Les contours d'isolation à 44 db, 40db, 36 db et 32 db sont tracés sur ces deux figures. Dans le but d'illustrer l'amélioration due au montage des gril- les en avant des cornets, les observations ci-après doi- vent être faites: 1). Sur la figure 4, dans le cas ou il n'y a pas de grille en avant des cornets, l'isolation est plus mau- vaise que 32db pour la plus grande partie de l'ouest des Etats-Unis d'Amérique, comme le montre la région exté- rieure à tous les contours en pointillés; 2). Selon la figure 5, sur laquelle des grilles sont utilisées en avant des cornets, l'isolation est meilleure que 32db sur la partie ouest des Etats-Unis d'Amérique et elle est de 36db sur une partie majeure de la surface couverte. De plus, les figures 6 et 7 montrent des dia- grammes mesurés'-en copolarisation pour les deux faisceaux, avec et sans grille en avant des cornets. Ces figures montrent que les grilles en avant des cornets n'affec- tent pas substantiellement le signal de copolarisation. REVENDICATIONS. 1-Antenne à réutilisation de spectre (figure 2) comportant: un premier réflecteur (13) polarisé linéai- rement comprenant une première grille de conducteurs linéaires (13a) d'une première orientation de polarisa- tion (H) recouvrant un second réflecteur (15) polarisé linéairement comprenant une seconde grille de conducteurs linéaires (15a) d'une seconde orientation de polarisation (V) orthogonale à ladite première orientation; un premier cornet d'alimentation (21) agencé pour coupler des si- gnaux électromagnétiques dans ladite première orienta- tion de polarisation linéaire sur une bande de fréquence donnéelsitué au foyer (F1) ou près du foyer du premier réflecteur polarisé; et un second cornet d'alimentation (23) agencé pour coupler des signaux de ladite seconde orientation de polarisation linéaire sur ladite bande de fréquence donnée, situé au foyer (f2) ou à proximité dudit second réflecteur polarisé; caractérisée en ce que, pour réduire le couplage des signaux de polarisation transversale, elle comporte une troisième grille de con- ducteurs linéaires (21a) de ladite seconde orientation (V) près dudit premier cornet d'alimentation et une qua- trième grille de conducteurs linéaires (23a) de ladite première orientation (H) près dudit second cornet d'ali- mentation. 2-Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la distance centre à centre entre les conduc- teurs linéaires et leur largeur et leur épaisseur dans chacune de ladite troisième et ladite quatrième grilles entraine une réflexion des signaux indésirables de po- larisation transversale sans introduire une valeur me- surable notable d'atténuation des signaux polarisés vou- lus. 3-Antenne selon la revendication 1 ou 2, carac- térisée en ce que la distance entre les conducteurs et leur largeur de chacune de ladite troisième et ladite qua- trième grilles sont pratiquement égales à la distance entre les conducteurs et leur largeur de l'un respectif desdits réflecteurs. 4-Antenne selon l1une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que chacune de ladite troisième et ladite quatrième grilles comporte. lesdits conducteurs formés sur une mince feuille diélectrique. -Antenne selon la revendication 4, caractéri- sée en ce que chacune de ladite troisième et ladite qua- trième grille est une mince feuille metallique.