Brevet FR2689320A1 — publié le 19931001

ANTENNE DALLE A BALAYAGE ELECTRONIQUE ET A FONCTIONNEMENT EN BIPOLARISATION La présente invention se rapporte à une antenne dalle à balayage électronique et à fonctionnement en bipolarisation. On connaît des antennes à balayage électronique, du type à source primaire et dalle réflective par exemple d'après le livre "Radar Handbook" de M. I. SKOLNIK, éditions Mc Graw-Hill, chapitre il, paragraphe 7. Les réflecteurs de ces antennes sont généralement de grandes dimensions et leur fabrication est onéreuse. Si l'on veut que ces antennes soient à deux polarisations, il faut utiliser des sources primaires complexes, et le réflecteur devient très lourd et complexe. La présente invention a pour objet une antenne à balayage électronique du type précité, qui soit facile à réaliser, légère tout en étant solide. L'antenne dalle à balayage électronique à fonctionnement en bipolarisation, conforme à l'invention, comporte une source primaire à deux polarisations, qui comprend avantageusement deux sources distinctes, et une dalle réflectrice formée d'au moins un module réflecteur, ce module comportant une configuration sensiblement orthogonale de barrettes mutuellement imbriquées comportant chacune un réseau d'éléments réflecteurs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation, près à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue simplifiée en perspective d'une antenne conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en perspective de barrettes imbriquées de l'antenne de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle montrant un détail de réalisation des éléments de court-circuit des éléments réflecteurs de la dalle de l'antenne de la figure 1, et - les figures 4 et 5 sont des vues en plan de deux variantes de réalisation d'éléments réflecteurs pour l'antenne de la figure 1. L'antenne représentée en figure 1 comporte essentiellement une source primaire multimode bipolarisation et une dalle 2 disposée sensiblement verticalement, et formée d'un réseau réflecteur. La source 1 peut soit être une source unique à bipolarisation, soit comporter deux sources simples indépendantes à polarisations différentes (horizontale et verticale). La dalle 2 est formée de plusieurs modules identiques 3.1, 3.2, ... disposés de façon à former une dalle à contour sensiblement carré. Dans l'exemple représenté en figure 1, la dalle 2 comprend trente-deux modules 3.1 à 3.32, mais il est bien entendu que ce nombre de modules peut être différent, de même que leur disposition. On a schématiquement représenté en figure 2 une partie d'un module quelconque 3.i du réflecteur 2 de l'antenne de la figure 1. Ce module 3.i , ayant la forme générale d'un parallélépipède rectangle, est formé d'un réseau orthogonal régulier de barrettes imbriquées à circuits imprimés. La dalle réflectrice 2 est supposée être disposée verticalement, comme représenté en figure 1, c'est-àdire que ses grandes faces planes sont verticales. Les grandes :faces du module 3.i, sont donc également verticales, et en particulier sa grande face réflectrice faisant face à la source primaire 1. Les barrettes de ce module sont respectivement parallèles aux faces latérales bordant cette face réflectrice. Ces barrettes sont soit des barrettes horizontales, référencées 4H1, 4H2, ... 4Hn, soit des barrettes verticales, référencées 4VI, 4V2, ... 4Vn (voir figure 2, où l'on a représenté une partie de ces barrettes). Ces barrettes peuvent être toutes identiques, à l'exception de l'emplacement des encoches d'imbrication, et le nombre de barrettes horizontales peut être égal à celui des barrettes verticales. Chaque barrette comporte une série de dipôles 5.1, 5.2, ... 5.n à pas régulier, associés chacun à une fente 6 qui est par exemple, comme représenté en figure 2, perpendiculaire aux grands côtés de la barrette, et débouche sur un de ces côtés, référencé 7, qui est celui faisant face à la source primaire 1. Le pas des dipôles d'une barrette est, de préférence, inférieur à la moitié de la longueur d'onde du signal hyperfréquence émis par la source 1. Chaque dipôle a, par exemple, comme représenté en figure 2, la forme de deux "L" dos à dos. Les grandes jambes de ces "L" bordent la fente, et leurs jambes courtes longent le côté 7 de la barrette et formant le dipôle proprement dit. Ces jambes courtes peuvent soit être toutes au niveau du côté 7, soit être en retrait à des distances différentes de ce côté, afin de réduire par diffusion l'effet d'image dû à des réflexions parasites sur les surfaces de ces dipôles. Les grandes jambes des "L" sont reliées à un plan de masse commun 8 qui s'étend sur toute la longueur de la barrette, et sur une partie de sa largeur. On dispose à cheval sur chaque fente 6 au moins un élément de court-circuit 6A. Cet élément 6A comporte, comme décrit plus en détail ci-dessous, une diode commandée par une tension de commande continue et découplée en alternatif par un condensateur. La tension continue de commande est amenée aux différentes diodes par un ensemble 9 de conducteurs imprimés sur la barrette, sur la même face que les dipôles (voir détails ci-dessous) ou sur la face opposée. Ces différents conducteurs sont reliés à un circuit de commande 10. Sur la figure 2, ces conducteurs 9 ont été représentés comme étant gravés sur la face des barrettes opposée à celle sur laquelle sont gravés les dipôles et le plan de masse, mais il est également possible, comme représenté en figure 3, de graver tous ces éléments sur une même face de chaque barrette. Sur chaque barrette, on pratique une série de fentes d'imbrication 11. Ces fentes sont perpendiculaires aux grands côtés des barrettes. Leur profondeur est égale à la moitié de la largeur des barrettes, et leur largeur est sensiblement égale à l'épaisseur des barrettes. Elles sont situées à mi-distance des dipôles. Pour les barrettes verticales, les fentes 11 débouchent par exemple sur le côté 7, et pour les barrettes horizontales, elles débouchent sur le côté opposé. Grâce à ces fentes, on peut imbriquer mutuellement les barrettes horizontales et verticales, comme représenté en figure 2. On obtient ainsi un cloisonnage quadrillé rigide dont chaque "cellule" a un contour carré et est bordée sur chacun de ses quatre côtés par un dipôle. La structure ainsi formée est très rigide grâce à l'imbrication des barrettes horizontales et verticales, ces barrettes étant fixées sur une armature appropriée pour constituer un module de dalle. Un tel module peut par exemple avoir des faces principales d'environ 1 m de côté et une épaisseur de 20 cm environ. Des connecteurs appropriés peuvent être enfichés aux extrémités des barrettes pour assurer la liaison entre les différents circuits de commande 11 et les dispositifs extérieurs de commande qui peuvent par exemple être logés dans le socle de l'antenne. Les différents modules sont assemblés selon la configuration désirée (pour former par exemple une dalle à contour sensiblement carré ou elliptique) sur une structure porteuse simple et relativement légère du fait que les modules de l'invention sont légers. II suffit de munir cette structure de dispositifs de connexion appropriés aux connecteurs des différents modules. Du fait que la commande des diodes des modules n'utilise que du courant continu pendant la période de pointage du faisceau, tous ces dispositifs de connexion et connecteurs sont simples à réaliser, et les conducteurs de liaison ne nécessitent pas la mise en oeuvre de techniques particulières (blindage, compensations, ....). On a représenté en figure 3 un mode de réalisation d'éléments de court-circuit d'un dipôle 12 à ligne à fente 13, ce dipôle étant relié à un plan de masse 14 dans lequel se prolonge la ligne à fente 13. Le dipôle 12 et le plan de masse 14 sont imprimés sur le support isolant de la barrette 4.i (barrette "verticale" ou "horizontale"). La ligne 13 est court-circuitée à son extrémité 15 opposée au dipôle 12. Deux diodes 16, 17 sont fixées sur le plan de masse 14 au bord de la fente 13. Une de leurs électrodes est électriquement reliée à ce plan de masse, et l'autre est reliée par un pontage conducteur, respectivement 18, 19, enjambant la fente 13 perpendiculairement à sa direction longitudinale, à une électrode de condensateur (20, 21 respectivement) de découplage hyperfréquences par rapport au plan de masse 14 sur lequel sont fixés ces condensateurs. Un autre pontage conducteur 22, 23 relie chacun des condensateurs à un conducteur 24, 25 respectivement, imprimé sur le support isolant de la barrette 4.i. Ces conducteurs 24, 25 sont avantageusement gravés dans le plan de masse 14, comme représenté sur la figure 3. A leur autre extrémité, les conducteurs 24, 25 sont reliés au circuit de commande 11. Ce circuit 1 1 est par exemple un commutateur commandé par un signal, élaboré dans le poste de commande de l'antenne, pour envoyer ou non une tension de polarisation aux diodes 16 ou 17 de tous les dipôles 12 d'une barrette. Le circuit il peut soit être fixé sur la barrette soit être fixé sur l'armature du module et relié au connecteur de la barrette. On peut ainsi court-circuiter les fentes 13 au niveau des diodes 16 ou 17, ou bien, si ces diodes ne sont pas passantes, n'avoir que le court-circuit 15 à l'extrémité de ces fentes. Ainsi, I'onde hyperfréquence émise par la source 1 et reçue par les dipôles 12 parcourt une fente 13 dont la longueur électrique est variable en fonction de la position du court-circuit de la fente. Cette onde, après réflexion sur le court-circuit, est réémise par les dipôles 12. On peut donc faire varier le déphasage de l'onde réfléchie par la dalle 2. Les dipôles 12 peuvent être soit près du bord 7 des barrettes, comme représenté en figure 2, soit à distance de ce bord, comme représenté en figure 3. Dans ce dernier cas, pour une même barrette, la distance des différents dipôles au bord 7 peut être variable, afin de réduire par diffusion l'effet d'image dû à des réflexions parasites sur la surface des dipôles 12. Dans le cas où les dipôles 12 sont à distance du bord 7 des barrettes, on peut graver sur le support isolant un conducteur 26 parallèle au bord 7, entre celui-ci et les dipôles 12, à environ un quart de longueur d'onde de ces dipôles, afin d'améliorer leur adaptation en hyperfréquence, ce conducteur jouant le rôle d'un élément directeur. On a représenté en figures 4 et 5 d'autres exemples de réalisation des éléments rayonnants des barrettes de l'invention. En figure 4, on a représenté une fente rayonnante 27 du type "notch" (à extrémité à bords parallèles) faisant saillie d'un plan de masse 28. En figure 5, on a représenté une fente rayonnante évasée 29 du type "Vivaldi" faisant saillie d'un plan de masse 30. Bien entendu, de nombreux autres types d'éléments rayonnants peuvent convenir. L'antenne de l'invention peut fonctionner dans l'une ou l'autre polarisation (horizontale ou verticale) ou avec les deux à la fois, la source primaire pouvant être du type à bipolarisation, ou bien comporter deux sources indépendantes, à raison d'une source pour chaque polarisation. Elle peut être utilisée en trajectographie et en analyse polarimétrique de cibles. REVENDICATIONS 1. Antenne-dalle à balayage électronique et à fonctionnement en bipolarisation, caractérisée par le fait qu'elle comporte une source primaire à deux polarisations (1) et une dalle réflectrice (2) formée d'au moins un module réflecteur (3.1 3.32), ce module comportant une configuration sensiblement orthogonale de barrettes (4V et 4H) mutuellement imbriquées et comprenant chacune un réseau d'éléments réflecteurs (12, 27, 29). 2. Antenne-dalle selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la source primaire est du type bipolarisation. 3. Antenne-dalle selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la source primaire comprend deux sources distinctes à polarisations différentes. 4. Antenne-dalle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que chacun des éléments réflecteurs comporte une ligne à fente (13, 27, 29). 5. Antenne-dalle selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la ligne se termine par un dipôle (12). 6. Antenne-dalle selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que la ligne à fente comporte au moins un élément commandé de court-circuitage (16, 17). 7. Antenne-dalle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que dans chaque barrette les éléments réflecteurs sont à des distances différentes d'un bord (7) de la barrette. 8. Antenne-dalle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les éléments réflecteurs sont formés à distance du bord (7) de leurs barrettes faisant face à la source primaire, et qu'un conducteur (27) est formé à environ un quart de longueur d'onde devant ces éléments réflecteurs.