Brevet FR2631452A1 — publié le 19891117

L'invention concerne une chambre anécholde électromagnétique du type utilise notamment pour procéder à des mesures radioélectriques. Ainsi qu'on le sait, le but d'une chambre anéchoide electromagnetique est de simuler au mieux, dans un espace clos, les conditions de propagation d'une onde électromagnétique en espace libre "infini". Cette simulation est en partie rendue possible lorsque les parois d'un local de mesure, allongé le long d'un plan ou d'un axe de symétrie, sont tapissées avec des matériaux capables d'absorber les ondes électromagnétiques en sorte de supprimer au maximum les echos de réflexion sur ces parois. Ce local est alors appelé "chambre anécholde", ctest-à-dire sans écho. Une telle chambre anéchoide électromagnétique comporte ainsi au moins une zone plus ou moins grande dénuée de tout écho parasite, que l'on appelle couramment "zone tranquille", et dans laquelle on peut placer un spécimen sous test pour en caractériser le comportement électromagnétique en espace libre infini. Ce spécimen sous test est par exemple une antenne dont on désire déterminer le diagramme de rayonnement ou le gain ; il peut aussi s'agir d'un objet quelconque dont on désire connattre le comportement ou la réponse lorsqu'il est "éclairé" par une onde électromagnétique (mesures de surface équivalente radar dites SER en abrégé, mesures de durcissement, etc...). Four procéder à de telles mesures, on dispose dans la chambre anécholde une source ou générateur adapté à émettre selon la plus grande dimension de cette chambre des ondes électromagnétiques (en pratique une antenne), et on veille à ce qu'aucun obstacle ne soit présent dans la chambre au moment des mesures. Seuls sont tolérés les indispensables supports pour l'antenne et le spécimen sous test. Lesdits supports sont généralement eux-mêmes revêtus par du matériau adapté à absorber les ondes électromagnétiques. Dans le cas d'une chambre anéchoide parallélépipédique, l'antenne d'émission est disposée auprès d'un mur transversal dit "mur de transmission" tandis que le mur opposé est appelé "mur du fond". La recherche d'une optimisation des performances d'absorption des ondes réfléchies a déjà conduit à proposer des chambres anéchoites treks variées. Ainsi le document US-3.113.271 décrit une chambre anéchoide électromagnétique non parallélépipédique dans laquelle un étranglement sépare une cellule d'émission et une cellule de réception incluant la zone de mesure. Le document US-3.120.641 décrit une chambre anéchoide électromagnétique dont les parois présentent une géométrie très spécifique, avec des portions de murs en saillie interne présentant des arêtes longitudinales.Le document US-3.806.943 décrit une chambre anéchoide portable à micro-ondes , ayant des caractéristiques de réponse uniformes en fonction de la polarisation des sources, et qui est formée d'une chambre conique raccordée à une chambre cylindrique. Le document US-4.507.660 concerne une chambre anécholde électromagnétique formée de deux cornets pyramidaux accolés par leur base, la source et le spécimen à tester etant respectivement situés au fond de chacun des cornets. Et le document SU-472.409 décrit une chambre anéchoide radioélectrique pour mesures d'antennes et éléments radars, caractérisée par la présence de deux lentilles diélectriques minimisant les réflexions et créant des conditions d'ondes planes. En règle générale, les parois de ces chambres anéchoides sont revêtues d'une couche absorbante d'épaisseur approximativement constante. au moins localement. En fait, pour l'absorption d'ondes électromagnétiques "à large bande" il a souvent été préféré des géométries particulières plus complexes impliquant des successions de bosses et de creux plus ou moins marqués. De tels matériaux absorbants "large bande", notamment destinés à des mesures de surface équivalente radar (SER), sont généralement réalisés en mousse polyuréthane chargée par des particules de carbones. Ils peuvent être classés en trois familles principales. Les matériaux à géométrie pyramidale sont les plus utilisés; l'absorption est d'autant plus importante que la hauteur des pyramides est plus grande. Ils sont particulièrement destinés à l'absorption des ondes électromagnétiques en incidence normale. En fait, les pyramides à axe normal ont pour inconvénient de provoquer des rétrodiffusions indésirables sur les faces planes disposées sur les parois latérales de la chambre, en particulier au niveau de la zone sourde (ou zone tranquille)-. Pour réduire cet inconvénient, le document US-3.295.133 décrit une disposition particulière, dans laquelle l'axe des pyramides est incliné vers la source d'émission. Cette solution est attrayante, mais conduit à des coûts dissuasifs. On connatt également des matériaux à géométrie en dièdres (ou en W successifs) dont les arêtes sont disposées transversalement. Ils sont particulièrement destinés à l'absorption des ondes en incidence rasante dans les chambres anéchofdes pyramidales, où l'antenne est placée au sommet de la pyramide. En fait, ces chambres pyramidales ne sont pas utilisables lorsque des antennes respectivement d'émission et de réception sont largement espacées, ou lorsque les mesures effectuées nécessitent la formation de deux zones tranquilles. On connais enfin des matériaux à circonvolution, mettant en oeuvre des blocs usinés en t'cartons à oeufs". Ces matériaux sont principalement utilisés pour absorber des ondes millimétriques seulement. Certains développements des matériaux à circonvolution ou à géométrie pyramidale sont exposés dans le document US-4.496.950. Des méthodes visant à corriger les mesures obtenues dans des chambres anéchoides sont par exemple exposées dans les documents SU-8I5,681 ou SU-1.166.019. En fait, on est parfois amené à vouloir caractériser un spécimen en plusieurs modes dtillumination, faisant souvent intervenir des types différents de sources électromagnétiques ; il s'agit notamment par exemple de sources directes émettant des ondes sphériques, de sources primaires situées au foyer de un ou plusieurs réflecteurs paraboliques en sorte de former des ondes planes, ou encore d'ensembles d'émission d'ondes focalisées. Or, la structure complexe de certaines de ces sources implique l'implantation, en pratique définitive, de supports souvent lourds et encombrants. On comprend aisément que de telles sources électromagnétiques ne peuvent coexister au sein d'une même chambre anéchofde électromagnétique sans que, pour toute mesure, la ou les source(s) non utilisée(s) introduise une perturbation dans le régime d'illumination. Une telle incompatibilité conduit à prévoir une chambre anéchofde électromagnétique spécifique pour chaque mode particulier de fonctionnement, d'autant que, à chaque 'type particulier d'illumination, correspond souvent une disposition particulière du spécimen sous test. On est ainsi amené à prévoir autant de chambres anéchoides électromatiques qu'il y a de modes de fonctionnement dans lesquels on veut pouvoir caractériser un spécimen sous test. Cela nécessite des investissements parfois très lourds avec un encombrement global très important. On peut bien sûr penser à prévoir aux deux extrémités d'une chambre, respectivement, une source directe, facile à démonter, et une source plus complexe à implantation définitive, et à disposer à proximité de cette dernière une paroi transversale adaptée, soit à s'escatnoter latéralement, soit a venir coulisser devant cette source complexe en sorte de l'occulter. Mais cela laisse subsisteruen configuration escamotée, une fente transversale non absorbante préjudiciable à l'absorption généralisée des ondes. On peut en outre penser à prévoir que l'extrémité de la chambre dans laquelle est montée cette source complexe puisse avancer d'une distance égale à cette fente et ainsi la "consommer", mais il en découle la combinaison de deux mouvements distincts impliquant des cinématiques complexes et surtout couteuses. L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients en permettant la cohabitation de plusieurs modes de fonctionnement dans une même chambre anéchoIde électromagnétique, sans encombrement ni coût excessifs, tout en conservant, pour chaque fonction, les caractéristiques et performances d'une chambre mono-fonction. Elle vise à titre subsidiaire à minimise, voire éliminer, les rétrodiffusions sur les matériaux absorbants disposés sur les parois latérales de la chambre anécholde. L'invention propose à cet effet une chambre anécholde électromagnétique de forme parallélépipédique allongée comportant des parois transversales auprès de l'une desquelles est disposée une première source d'illumination électromagnétique, des parois longitudinales latérales, une paroi longitudinale de plancher et une paroi longitudinale de plafond, ces six parois étant tapissées d'éléments absorbants en sorte de définir une zone tranquille sans écho, apte à recevoir un spécimen sous test, caractérisée en ce que l'une au moins des parois transversales est montée au moins en partie avec au moins une portion contigue de la paroi longitudinale de plancher sur un tourniquet d'axe vertical comportant par ailleurs au moins une seconde paroi verticale auprès de laquelle est disposée une seconde source d'illumination, ce tourniquet étant adapté à présenter en regard de l'intérieur de la chambre aussi bien cette seconde paroi verticale que ladite paroi transversale. Un tel agencement à tourniquet peut sembler présenter des analogies formelles avec l'enseignement du brevet US-4.387.786, du fait de l'existence d'un coin rotatif, Mais ces analogies ne sont qu'apparentes compte tenu de ce que ce document vise une chambre anechoide acoustique, et non électromagnétique, grâce à laquelle on veut pouvoir tester des haut-parleurs de coin. Ce document se place donc dans un domaine technique différent de celui de l'invention, et vise un type de contrôle de nature différente.En outre, l'enseignement de ce document ne résoud pas le problème d'adaptation à plusieurs modes de fonctionnement- qui est visé par l'invention et, compte tenu de la nature des géométries de parois requises par l'absorption des ondes sonores, ne résoud-pas non plus les problèmes de continuité d'absorption entre parties fixes et mobiles que vise l'invention à titre subsidiaire. Selon des dispositions préférées de l'invention, alternatives ou éventuellement combinées - le tourniquet porte également des portions des parois latérales longitudinales contigues à ladite portion de la paroi longitudinale de plancher, - le tourniquet porte également une portion de la paroi longitudinale de plafond, - le tourniquet porte la totalité de ladite paroi transversale ainsi qu'une portion de chacune desdites parois longitudinales adjacentes, tandis que la seconde paroi verticale, de mêmes dimensions que ladite paroi transversale est elle-même bordée par des portions de parois longitudinales, et est adaptée à être substituée par le tourniquet à ladite paroi transversale, à un éventuel décalage longitudinal praos, - les parois transversales et cette seconde paroi verticale sont tapissées d'éléments absorbants pyramidaux, tandis que les parois longitudinales sont tapissées d'éléments absorbants diédriques dont les arêtes sont parallèles à l'axe longitudinal de ladite chambre anécholde - la hauteur et la largeur des éléments diédriques varient transversalement en présentant un maximum médian entre deux minima auprès des parois longitudinales adjacentes - les première et seconde sources d'illumination sont montées sur le même tourniquet et que la paroi transversale associée à la premiere source d'illumination et la seconde paroi verticale sont adossées l'une à ltautre - la paroi transversale associée à la première source d!illumination et la seconde paroi verticale sont adossées l'une à l'autre et sont adaptées à se substituer l'une à l'autre par rotation du tourniquet d'un angle de 1800 - le tourniquet comporte N parois verticales, y compris la paroi transversale associée à la première source d'illumination et la seconde paroi verticale, ces parois verticales étant adaptées à se substituer l'une à l'autre par rotation du tourniquet d'un angle de 2 /N ; - le tourniquet comporte quatre parois verticales disposées à angle droit et chacune munie d'une source d'illumination d'un type différent, ces parois étant adaptées à se substituer l'une à l'autre par rotation de 90" du tourniquet les première et seconde sources d'illumination sont montées sur deux tourniquets incluant chacune une des parois transversales ; - les première et seconde sources d'illumination sont constituées par une source d'illumination directe, et une source d'illumination focalisée. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une chambre anécholde selon l'invention ; - la figure 2 en est une vue de dessus - la figure 3 en est une vue de dessus dans une autre configuration. - la figure 4 est une vue en perspective d'un élément de paroi réfléchissant une onde électromagnétique - la figure 5 est une vue partielle d'une zone incluant le raccordement entre le tourniquet et un tronçon fixe de paroi - la figure 6 est une vue de dessus d'une variante du dispositif des figures L à 3 - la figure 7 en est une vue de dessus dans une autre configuration - la figure 8 est une vue de dessus d'une autre chambre anéchoide selon l'invention, comportant deux tourniquets; - la figure 9 est une vue de dessus d'un troisième mode de réalisation d'une chambre anécholde selon l'invention, avec un tourniquet à quatre positions ; et - la figure 10 est une vue partielle en perspective des parois d'une variante préférée de la figure 4. Les chambres anéchoides représentées et décrites ci-dessous ne sont pas limitées aux mesures de surface équivalente radar (SER) et la position de la zone sourde (ou tranquille) n'y est pas figée une fois pour toutes. Les figures 1 à 3 décrivent une chambre anéchaide électromagnétique 1 de forme parallélépipédique allongée comportant une paroi de transmission 2 aupres de laquelle est disposée une source d'illumination 3, une paroi de fond 4, des parois latérales 5, une paroi de plancher 6 et une paroi de plafond 7. Les parois latérales 5, et les parois de plancher 6 et de plafond 7 sont tapissées d'éléments absorbants 8 à géométrie diédrique dont les arêtes parallèles sont longitudinales ; cela évite toute rétrodiffusion vers la source 3. Ainsi que cela ressort de la figure 4, les ondes incidentes 100 sont ainsi réfléchies latéralement à l'écart de l'intérieur de la chambre elle-même. Une porte d'accès 13 est prévue dans l'une des parois latérales. Les parois de transmission 2 et de fond 4 sont tapissées d'éléments 9 à géométrie pyramidale. Il se forme ainsi une zona tranquille ou sourde 10 dans laquelle est disposée un spécimen sous test 11 monté sur un support 11A. Les- arêtes des éléments absorbants diédriques 8 sont parallèles à la ligne reliant la source d'illumination à la cible constituée par le spécimen 11. La paroi de transmission 2 fait partie d'un tourniquet 12 à axe vertical X-X qui inclut également une partie 5A des parois latérales, une partie 6A de la paroi de plancher et une partie 7A de la paroi de plafond. Sur ce tourniquet est prévue une seconde paroi de transmission 2A munie d'éléments à géométrie pyramidale 9A, qui est ici adossée à la première paroi de transmission 2 et peut être substituée à la paroi 2 à un éventuel décalage longitudinal près. Auprès de cette seconde paroi de transmission est disposé un second dispositif d'illumination 3A, tandis que cette seconde paroi est bordée par des portions de paroi longitudinales 5'A, 6'A et 7'A. Aux figures 1 et 2 le spécimen sous test 11 est illuminé par la source d'illumination 3. A la figure 3, qui diffère des figures 1 et 2 par le fait que le tourniquet a tourné de 1800 autour de son axe, le spécimen sous test 11 est illuminé par le second dispositif d'illumination 3A. Dans exemple représenté, la source d'illumination 3 est une source d'illumination directe (matériel léger facilement escamotable), tandis que.le second dispositif d'illumination 3A est un dispositif d'éclairement focalisé ici formé d'une source primaire 14 et de deux réflecteurs paraboliques 15 et 16. Un tel système 3A est parfois appelé "base compacte" et, compte tenu du caractare aisément escamotable de la source 3, il est surtout important de pouvoir éloigner (occulter) cette base compacte lorsqu'elle n'est pas utilisée. Il est bien évident que tout autre système d'éclairement, focalisé ou non, ou tout autre moyen de mesure, est compatible avec l'invention. On appréciera que selon l'invention il est prévu un système d'occultation d'au moins un système d'illumination permettant ainsi aux ondes émises par un second mode d'illumination de se propager dans la chambre anéchoIde sans rencontrer d'obstacles provoqués par le première système. Le procédé relativement simple ne nécessite qu'un seul mouvement (rotation du tourniquet) d'où une économie substantielle au niveau de la réalisation et également au niveau de l'exploitation lors des changements de configuration. De plus, l'encombrement est réduit et non évolutif. La figure 5 montre que, du fait que les éléments diédriques 8 ont leurs arêtes perpendiculaires à l'axe de rotation X-X du tourniquet 12, et que le tourniquet inclut une partie des éléments diédriques de chacune des parois 5, 6 et 7, la discontinuité existant entre le tourniquet et les parties fixes de ces parois est quasiment invisible pour la source d'illumination 3 ou 3A et n'introduit pas de perturbations sensibles : aucun rayon 100 ne peut parvenir directement aux parois derrière les éléments diédriques, ni ne rencontre de surfaces qui lui soit perpendiculaire. Il en résulte une très bonne continuité du point de vue absorption. Les figures 6 et 7 illustrent une variante dans laquelle seul le dispositif complexe d'illumination 3A est monté sur le tourniquet 12, tandis que la source d'illumination directe 3 est montée de façon amovible sur la paroi de fond 4. En illumination directe, la source 3 (c'est une antenne) rayonne vers la zone tranquille 10' selon l'axe longitudinal de la chambre. La distance entre la source 3 et cette zone tranquille est par exemple de 13,5 m pour une longueur totale de chambre de 21 m. te tourniquet 11 présente en illumination directe une paroi 2' uniquement pourvue d'éléments pyramidaux. Auprès rotation (après que la source 3 ait été enlevée), le tourniquet amène le centra 20 du réflecteur principal 16 en regard de la zone tranquille 10", par exemple à 8 m de celui-ci. Un fonctionnement en éclairement focalisé peut alors avoir lieu. En éclairage direct seul, la zone tranquille 10 peut être déplacée selon l'axe Y-Y de la chambre. La figure 8 présente une chambre anécholde électromagnétique 30 dans laquelle les parois extrémales 31 et 32 sont toutes deux portées par des tourniquets 33 et 34, ce qui augmente les modes de fonctionnement possibles (les types de sources d'éclairage n'y sont pas représentés) dans le cas d'une chambre anécholde de grande dimension (grande longueur notamment). La figure 9 montre une.chambre anécholde électromagnétique 40 munie d'un tourniquet 41 à quatre positions décalées de 900., comportant quatre murs 41A, 41B, 41C et 41D disposés à angle droit, permettant la mise en oeuvre alternée, à un éventuel décalage longitudinal près, de quatre sources d'illumination différentes 42, 43, 44 et 45 correspondant à quatre modes distincts de fonctionnement ne produisant pas de perturbations les uns pour les autres. De maniera préférée, ainsi que cela ressort de la figure 10, la hauteur et la largeur des éléments diédriques 50 tapissant les parois 5, 6 ou 7 sont variables transversales, avec un maximum dans un plan longitudinal de symétrie, tout en étant longitudinalement constantes, avec donc des minima près des autres parois. Cela permet de réduire le coût de revient de ces éléments (moindre masse en s'éloignant du centre) sans diminuer les performances de la chambre anéchofde. Les parois pivotantes portées par le(s) tourniquet(s) sont perpendiculaires à l'axe de visée de chaque source d'éclairement, et reçoivent donc l'énergie électromagnétique sous incidence normale. Des éléments absorbants pyramidaux sont bien dans ce cas tout-à-fait appropriés. En résumé, l'invention concerne donc une chambre anécholde à parois parallèles ou non, tapissée d'absorbants électromagnétiques, principalement destinée à des mesures de surfaces équivalentes radar (SER) comportant les particularités suivantes. a > dispositif pivotant permettant le changement intégral des modes de fonctionnement de la chambre. b) revêtement des parois latérales à l'aide d'absorbants électromagnétiques de type diédrique : la forme diédrique de ces matériaux présentant 2 avantages 1) amélioration des caractéristiques de rétrodiffusion murale (diminution de l'écho de chambre). 2) possibilité de résoudre simplement les conditions de continuité d'absorption des ondes électromagnétiques à la frontière des partie mobiles et fixes de la chambre anéchoide. On obtient ainsi une chambre anéchoide polyvalente à haute performance, d'encombrement minimum et ceci pour chacune des fonctions qu'elle réalise à elle seule. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'a titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y être apportée sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Chambre anéchofde électromagnétique de forme parallélépipédique allongée comportant des parois transversales (2,4) auprès de l'une desquelles est disposée une première source d'illumination électromagnétique (3,3A), des parois longitudinales latérales (5) une paroi longitudinale de plancher (6) et une paroi longitudinale de plafond (7), ces six parois étant tapissées d'éléments absorbants (8, 9) en sorte de définir une zone tranquille (10, 10', 10") sans écho apte à recevoir un spécimen sous test (11), caractérisée en ce que l'une au moins des parois transversales (2, 4) est montée au moins en partie, avec au moins une portion contigus (6A) de la paroi longitudinale de plancher (6) sur un tourniquet (12) d'axe vertical comportant par ailleurs au moins une seconde paroi verticale (2A) auprès de laquelle est disposée une seconde source d'illumination, ce tourniquet étant adapté à présenter en regard de l'intrieur de la chambre aussi bien cette seconde paroi verticale que ladite paroi transversale. 2. Chambre anécholde selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tourniquet (12) porte également des portions (5a) des parois latérales longitudinales contigues à ladite portion de la paroi longitudinale de plancher. 3. Chambre anéchoIde selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le tourniquet (12) porte également une portion (7A) de la paroi longitudinale de plafond. 4. Chambre anécholde selon l'une quelconque des revendications î à 3, caractérisée en ce que le tourniquet porte la totalité de ladite paroi transversale (2) ainsi qu'une portion (5A, 6A, 7A) de chacune desdites parois longitudinales adjacentes, tandis que la seconde paroi verticale (2A), de mêmes dimensions que ladite paroi transversale est elle-même bordée par des portions de parois longitudinales, et est adaptée à être substituée par le tourniquet à ladite paroi transversale, à un éventuel décalage longitudinal près. 5. Chambre anéchoIde selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les parois transversales (2, 4) et cette seconde paroi verticale (2A) sont tapissées d'éléments absorbants pyramidaux, tandis que les parois longitudinales (5, 6, 7) sont tapissées d'éléments absorbants diédriques (8) dont les arêtes sont parallèles à l'axe longitudinal de ladite chambre anéchoide. 6. Chambre anéchoide selon la revendication 5, caractérisée en ce que la hauteur et la largeur des éléments diédriques (8) varient transversalement en présentant un maximum médian entre deux minima auprès des parois longitudinales adjacentes. 7. Chambre anécholde selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les première (3) et seconde (3A) sources d'illumination sont montées sur le même tourniquet et que la paroi transversale associée à la premiere source d'illumination (3) et la seconde paroi verticale (2A) sont adossées l'une à l'autre. 8. Chambre anéchofde selon la revendication 7, caractérisée en ce que la paroi transversale (2) associée à la première source d'illumination (3) et la seconde paroi verticale (2A) sont adossées l'une à l'autre et sont adaptées à se substituer l'une à l'autre à un éventuel décalage longitudinal près par rotation du tourniquet d'un angle de 180". 9. Chambre anéchoide selon la revendication 7, caractérisée en ce que le tourniquet comporte N parois verticales, y compris la paroi transversale. (2) associée à la première source d'illumination (3) et la seconde paroi verticale (2A), ces parois verticales étant adaptées à se substituer l'une à l'autre par rotation du tourniquet d'un angle de 2 /N. 10. Chambre anéchoide selon la revendication 9, caractérisée en ce que le tourniquet comporte quatre parois verticales disposées à angle droit et chacune munie d'une source d'illumination d'un type différent, ces parois étant adaptées à se substituer l'une à l'autre par rotation de 900 du tourniquet. 11. Chambre anéchoide selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les première (3) et seconde (3A) sources d'illumination sont montées sur deux tourniquets incluant chacune une des parois transversales. 12. Chambre anéchorde selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les première et seconde sources d'illumination (3, 3A) sont respectivement constituées par une source d'illumination directe, et une source d'illumination focalisée.