Brevet FR2674377A1 — publié le 19920925

ANTENNE RADIOELECTRIQUE A REFLECTEUR MULTIFOCALES La présente invention se rapporte à une antenne radioélectrique à réflecteur, cette antenne étant apte à couvrir, par son diagramme de rayonnement, plusieurs zones distinctes. Les antennes radioélectriques à réflecteur et aptes à couvrir plusieurs, généralement deux, zones géographiques distinctes sont à l'heure actuelle soit des antennes comportant au moins une source défocalisée, soit des ensembles constitués d'au moins deux antennes monofaisceau distinctes, c'est à dire comportant chacune leur réflecteur et leur source située au point focal de ce réflecteur. La première de ces solutions connues a pour inconvénient de pénaliser le rendement de la ou des sources qui sont défocalisées, ce rendement décroissant, comme on le sait, très rapidement lorsque cette défocalisation augmente. La seconde solution, à antennes mono-faisceau distinctes, a pour inconvénient de multiplier par le nombre d'antennes les encombrements, les masses, les mâts de support de sources ou mécanismes de déploiement (pour les antennes implantées sur satellite), et finalement aussi le prix de revient de l'ensemble. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à une antenne radioélectrique à réflecteur, cette antenne étant apte à couvrir, par son diagramme de rayonnement, au moins deux zones distinctes (Zl,Z2,..,Zn) et comportant au moins une surface réfléchissante destinée à couvrir ces zones et réalisée de la façon suivante on part d'une surface réfléchissante de référence, à un seul foyer (F), constituée par exemple par une surface parabolique (P) pour fixer les idées; le sommet de cette surface (P) est placé en un point de référence O, centre d'un repère classique (O,x,y,z) à trois axes orthogonaux (0x,0y,Oz), la direction Oz étant par exemple la direction de rayonnement relative à cette surface (P); on applique à cette surface (P) des rotations respectives (rl,r2,..,rn) autour des axes Ox et/ou Oy, de façon à ainsi obtenir n surfaces réfléchissantes distinctes (P1,P2,..,Pn) respectivement aptes à éclairer chacune une zone déterminée (respectivement Zl,Z2,..,Zn) parmi les n zones de couverture désirées;; on applique, si nécessaire, à ces surfaces (Pl,P2,..,Pn) des translations selon l'un et/ou l'autre (Ox et/ou Oy et/ou Oz) de ces trois axes, essentiellement pour créer des lignes d'intersection de ces surfaces (Pl,P2,..,Pn) aptes à définir des secteurs d'éclairement respectifs de foyers distincts (Fl,F2,..Fn) et de dimensions voulues, et on ne conserve de ces surfaces que chacun de ces n secteurs sur une seule surface réfléchissante finale comportant en conséquence n secteurs de foyers distincts (Fl,F2,..Fn) aptes à couvrir chacun une des zones précitées (Zl,Z2,..,Zn). Selon une forme de réalisation avantageuse, on utilise deux surfaces réfléchissantes complexes de ce type, qui sont l'une constituée d'une grille apte à réfléchir une première onde d'une polarisation définie et à être transparente pour une deuxième onde de polarisation orthogonale à la première, et l'autre située en arrière et à distance de la première, et, tout en possédant les mêmes zones de couverture, étant apte à réfléchir cette deuxième onde de polarisation orthogonale à la première. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante dtun exemple non limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel Figure 1 est un schéma géométrique explicatif de la façon d'obtenir un réflecteur unique "offset" à deux zones de couverture conforme à l'invention; Figure 2 est une vue de côté du réflecteur unique offset à deux zones de couverture ainsi obtenu; Figure 3 est une vue en perspective de l'antenne réalisée à l'aide du réflecteur selon Figure 2; Figure 4 est une vue semblable à Figure 2 et montrant un réflecteur de type "bi-grille" pour polarisations croisées utilisant deux réflecteurs conformés selon Figure 2; et Figure 5 est une vue en perspective de l'antenne réalisée à laide du réflecteur selon Figure 4. En se référant tout d'abord aux figures 1 à 3, il s'agit de créer, dans cet exemple d'exécution, une antenne communément dite "offset" (c'est à dire une antenne dont la ou les sources primaires sont décalées par rapport au faisceau de rayons parallèles provenant de l'infini dans la direction du rayonnement et se réfléchissant sur son réflecteur), cette antenne offset à réflecteur comportant deux foyers et étant de ce fait apte à couvrir, par son diagramme de rayonnement, deux zones géographiques distinctes. Pour créer une telle antenne, on part (figure 1) d'un réflecteur fictif de référence P, dessiné en pointillés, dont la surface est parabolique dans cet exemple et a son sommet O au centre d'un repère classique à trois dimensions orthogonales (O,x,y,z), la direction Oz étant la direction de rayonnement, et le foyer F de ce réflecteur parabolique fictif P étant placé sur cet axe Oz. Sur le dessin, l'axe Ox est perpendiculaire au plan de la feuille, et est par exemple orienté vers 1 'arrière de celle-ci. On applique alors à ce réflecteur fictif P de foyer F: d'une part une rotation autour de l'axe Ox, d'angle rl et effectuée dans le sens horaire, cette rotation rl déplaçant ce réflecteur fictif pour lui permettre de couvrir, par son diagramme de rayonnement, une première zone géographique choisie Z1 (non représentée), d'autre part une rotation autour de l'axe Ox, effectuée dans le sens anti-horaire à partir de la position initiale P et sur un angle r2, cette rotation r2 déplaçant ce réflecteur fictif P, à partir de sa position initiale, pour lui permettre de couvrir, par son diagramme de rayonnement, la deuxième zone géographique choisie Z2. On applique ensuite au premier réflecteur, ainsi obtenu après cette rotation horaire rl, une translation de valeur absolue tl, dirigée selon l'axe Oy et vers le bas; au deuxième réflecteur, ainsi obtenu après cette rotation anti-horaire r2, une première translation t2 selon Oy et vers le bas, et une deuxième translation t3 selon Oz et vers la droite; ces trois translations étant ajustées pour finalement obtenir, comme représenté au dessin, deux réflecteurs paraboliques fictifs de type offset, dont le premier P1, de foyer F1, couvre la zone Z1, et dont le deuxième P2, de foyer F2, couvre la zone Z2, ces deux réflecteurs fictifs offset P1,P2, se croisant selon une ligne L, parallèle à l'axe Ox en première approximation, qui divise cet ensemble fictif P1,P2 en deux moitiés, une moitié haute R2 et une moitié basse Ri, sensiblement égales. Par ailleurs, ces rotations rl,r2 et ces translations tl,t2,t3, ont en outre pour but et pour avantage de nettement séparer les foyers F1,F2 ci-dessus définis. On ne conserve finalement (voir aussi la figure 2) que la moitié inférieure R1 du réflecteur fictif P1 et que la moitié supérieure R2 du réflecteur fictif P2, pour obtenir finalement un réflecteur unique R, à deux foyers F1 et F2, apte à couvrir, respectivement par son secteur inférieur R1 et par son secteur supérieur R2, les deux zones géographiques choisies Z1 et Z2. Cette antenne monocoque R est représentée en perspective simplifiée sur la figure 3, où deux cornets C1,C2, placés respectivement aux foyers précités F1 et F2, éclairent chacun le centre de la demi-coque associée, respectivement R1 et R2. La réalisation mono-coque qui vient d'être décrite en référence aux figures 1 à 3 peut avantageusement être appliquée à la réalisation, représentée en Figures 4 et 5, d'une antenne de type "bi-réflecteur à grille" apte à couvrir chacune des deux zones géographiques précitées Z1 et Z2 par deux ondes radioélectriques distinctes et de polarisations orthogonales. Une telle antenne comporte alors dans cet exemple d'exécution (figure 4): un réflecteur arrière monocoque R, de foyers F1 et F2, identique au réflecteur monocoque selon Figure 2; et un réflecteur avant R', de foyers F1 et F2 décalés vers l'avant (c'est à dire dans le sens du rayonnement émis et réfléchi) par rapport aux foyers F1 et F2, ce réflecteur R' étant de forme identique au réflecteur arrière R mais étant composé d'une grille sélective en polarisation et apte de ce fait, de manière en soi bien connue, à réfléchir sélectivement uniquement l'onde d'une première polarisation, soit X, tandis qu'elle est transparente pour l'onde d'une deuxième polarisation, soit Y, orthogonale à la première, cette onde Y étant alors réfléchie par la coque arrière pleine R. Cette nouvelle antenne est représentée à son tour en perspective sur la figure 5, où deux couples de cornets C1,C2 et C'1,C'2, respectivement placés aux foyers F1,F2 et F'1,F'2 précités, éclairent respectivement le centre de la demi-coque ou demi-grille qui leur est associée. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Chaque réflecteur composite R peut de même façon être divisé en n secteurs (n entier) Rl,R2,...,Rn, de foyers respectifs F1,F2,..., Fn, et aptes chacun à couvrir une zone géographique déterminée Zl,Z2,...,Zn. L'antenne ainsi réalisée peut être de type dit "non-offset", pour laquelle les sources primaires interceptent une partie des rayons provenant de l'infini (en direction du rayonnement) et se réfléchissant sur les secteurs de l'antenne. Dans un tel cas, les translations précitées deviennent facultatives, bien qu'avantageuses pour bien séparer les foyers, puisque la ou les rotations prédéfinies suffisent pour séparer la coque réfléchissante en secteurs. Les surfaces réfléchissantes d'antenne peuvent être autres que paraboliques. Une source simple peut être remplacée par une grappe de cornets. La découpe de chaque réflecteur composite R peut être carrée, rectangulaire, circulaire, elliptique, ou même quelconque. REVENDICATIONS 1 - Antenne radioélectrique à réflecteur, cette antenne étant apte à couvrir, par son diagramme de rayonnement, au moins deux zones distinctes (Zl,Z2,...,Zn), . caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une surface réfléchissante (R) destinée à couvrir ces zones et réalisée de la façon suivante on part d'une surface réfléchissante de référence(P), à un seul foyer (F), constituée par exemple par une surface parabolique, le sommet de cette surface (P) étant placé en un point de référence 0, centre d'un repère classique (O,x,y,z) à trois axes orthogonaux (Ox,Oy,Oz), la direction Oz étant par exemple la direction de rayonnement relative à cette surface (P);; on applique à cette surface (P) des rotations respectives (rl,r2,..,rn) autour des axes Ox et/ou Oy, de façon à ainsi obtenir n surfaces réfléchissantes distinctes (P1,P2,..,Pn) respectivement aptes à éclairer chacune une zone déterminée (respectivement Zl,Z2,..,Zn) parmi les n zones de couverture désirées;; on applique, si nécessaire, à ces surfaces (Pl,P2,..,Pn) des translations (tl,t2,t3,...) selon l'un et/ou l'autre (Ox et/ou Oy et/ou Oz) de ces trois axes, essentiellement pour créer des lignes d'intersection (L) de ces surfaces (Pl,P2,..,Pn) aptes à définir des secteurs d'éclairement respectifs (R1,R2,...) de foyers distincts (Fl,F2,..Fn) et de dimensions voulues, et on ne conserve de ces surfaces que chacun de ces n secteurs sur une seule surface réfléchissante finale comportant en conséquence n secteurs (R1,R2,...) de foyers distincts (Fl,F2,..Fn) aptes à couvrir chacun une des zones précitées (Z1,Z2,..,Zn). 2 - Antenne radioélectrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ces rotations (rl,r2) sont effectuées, pour couvrir deux zones distinctes, l'une dans le sens horaire et l'autre dans le sens antihoraire. 3 - Antenne radio-électrique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle est du type bi-réflecteur à grille (R') et est constituée de ce fait de deux telles surfaces réfléchissantes (R,R') à n secteurs de foyers distincts (Fl,F2,...,Fn), qui sont l'une (R') constituée d'une grille apte à réfléchir une première onde d'une polarisation définie et à être transparente pour une deuxième onde de polarisation orthogonale à la première, et l'autre (R) située en arrière et à distance de la première(R') et, tout en possédant les mêmes zones de couverture, étant apte à réfléchir cette deuxième onde de polarisation orthogonale à la première.