Brevet FR2687016A1 — publié le 19930806

Cette invention concerne un ensemble d'antenne haute fréquence dans lequel le diagramme de sensibilité prend la forme d'un certain nombre d'étroits faisceaux focalisés pointant dans des directions différentes de manière à réaliser la couver- ture d'un secteur donné de l'espace L'expression "diagramme de sensibilité" contient à la fois les faisceaux émis et les faisceaux reçus de l'énergie électromagnétique de haute fréquence, et il a été proposé pour la mise en oeuvre d'une semblable antenne sous forme de lentille diélectrique pleine conçue de manière à produire simultanément une pluralité limitée de faisceaux fixes, qui possèdent un foyer au voisinage d'une surface postérieure de la lentille au niveau de laquelle un certain nombre de très petits émetteurs ou récepteurs sont placés On peut monter une certaine forme de réflec- teur, ou un moyen équivalent, en relation avec la structure de len- tille afin de commander les profils des faisceaux, mais, en pratique, ceci ne serait pas normalement nécessaire. Un tel ensemble ne peut bien fonctionner que si ses faisceaux couvrent ensemble seulement un angle assez petit en élévation ou azimut, car les performances s'affaiblissait rapi- dement lorsque la couverture angulaire augmente; une couverture angulaire typique est d'environ + 25 , et elle s'étend jusqu'à un maximum probable de l'ordre + 60 . La présente invention vise à fournir un ensemble d'antenne possédant un angle de fonctionnement propre plus grand. Selon cette invention, un ensemble d'antenne haute fréquence comporte plusieurs lentilles diélectriques pleines mon- tées chacune au voisinage d'une lentille voisine afin de présenter des directions de visée mutuellement différentes, chaque lentille portant plusieurs éléments transducteurs de faisceau placés de manière que la périodicité des diagrammes de chacun des faisceaux soit sensiblement constante et soit préservée d'une lentille à la suivante. De préférence, les lentilles adjacentes sont en butée l'une contre l'autre et, de préférence de nouveau, chaque lentille offre une couverture angulaire de même extension. De manière commode, l'ensemble d'antenne assure la couverture d'un grand angle en azimut, chaque lentille étant limitée par deux surfaces planes qui, lorsqu'elles sont projetées vers l'arrière, passent toutes par un axe commun de l'ensemble, la surface plane définissant des interfaces entre lentilles en contact. De préférence, l'ensemble d'antenne assure une couverture d'azimut entière de 360 , si bien que les lentilles constituent ensemble un réseau circulaire Afin que les signaux délivrés à l'ensemble ou reçus d'un ensemble aient des fréquences très inférieures à celles définissant les diagrammes des faisceaux, une fréquence commune produite localement est envoyée aux diffé- rents éléments transducteurs de faisceau et, de préférence, le moyen d'alimentation comporte un guide d'ondes possédant une par- tie courbe qui est en contact avec toutes les lentilles Au lieu d'un guide d'ondes, il est possible d'utiliser une ligne plate possédant une fonction et une position analogues Selon une autre possibilité, on peut utiliser un élément rayonnant axialement monté pour illuminer les éléments transducteurs. La description suivante, conçue à titre d'illus- tration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexes, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un ensemble d'antenne haute fréquence fournissant une couverture angulaire totale de 360 en azimut, et les figures 2 et 3 sont des vues en coupe d'autres configurations possibles de lentilles distinctes. On se reporte à la figure 1 L'ensemble d'antenne est constitué de huit lentilles 1 à 8 montées symétriquement par rapport à un axe central 9 Chaque lentille est limitée par deux surfaces planes plates 10 et 11 qui se projettent vers l'arrière de manière à passer par l'axe 9 La surface-antérieure 12 de chaque lentille est incurvée d'une manière imposée par la fonction que la lentille doit effectuer, et la surface postérieure 13 est plate et perpendiculaire à l'axe de visée 14 de chaque lentille Comme toutes les lentilles sont identiques, on n'a introduit de numéros de référence que pour une seule d'entre elles Il est possible de fabriquer les lentilles sous forme d'un article unique ou de huit lentilles distinctes qui sont montées au voisinage les unes des autres, auquel cas on peut employer un adhésif approprié pour former un ensemble rigide. La surface postérieure 13 porte plusieurs éléments transducteurs d'entrée et, ou biende sortie de faisceau 17, lesquels peuvent prendre la forme de récepteurset, ou bien, d'émetteursde micro-ondes Les signaux devant être transmis, ou bien être reçus, selon le cas, sont couplés à des processeurs de signaux éloignés par des moyens qui ne sont pas représentés, et ces signaux sont présents à des fréquences très inférieures à celles des signaux de micro-ondes émis ou reçus eux-mêmes La conversion de fréquence nécessaire est réalisée à l'aide d'un mé- langeur de signaux faisant partie de chaque élément transducteur de faisceau et auquel est délivré un signal de micro-onde locale- ment produit Ce signal localement produit est délivré via un guide d'ondes 15 (représenté sur les figures 2 et 3) possédant une partie incurvée qui se trouve à une distance constante de l'axe 9 et qui se couple à chacune des lentilles 1 à 8 d'une manière expliquée ci-après en relation avec les figures 2 et 3 D'autres moyens d'ali- mentation peuvent être utilisés, comme mentionné ci-après. Chacune des lentilles I à 8 est formée d'un maté- riau diélectrique et coopère avec les éléments particuliers 17 qui sont présents sur sa surface postérieure pour former un certain nombre de faisceaux étroits distincts, typiquement neuf faisceaux 21 à 29 par lentille, possédant chacune une direction de pointage de faisceau qui est angulairement séparée de celles des faisceaux voisins Des éléments 17 formateurs de faisceaux sont soigneusement séparés sur la surface postérieure de chaque lentille de façon que la périodicité angulaire des faisceaux soit préservée d'une lentille à la suivante L'interface entre lentilles adjacentes ne déforme pas physiquement les faisceaux et n'apporte aucune perturbation à la périodicité angulaire. On peut prévoir tout nombre convenable de len- tilles, mais huit lentilles assurent un compromis convenable entre un petit nombre, minimisant la taille générale, et un grand nombre, qui donne de meilleures propriétés pour les profils des faisceaux. En ce qui concerne les huit lentilles présentées sur la figure 1, les valeurs typiques sont les suivantes: 0 = 22,5 , D = 90 mm, d = 52,6 mm, R 1 = 63,5 mm, R 2 = 108,5 mm, et le diamètre global de la structure vaut 272 mm pour une fréquence de travail de 35 G Hz et une constante diélectrique de la lentille valant 10. Les figures 2 et 3 présentent d'autres vues en coupe possibles prises suivant la ligne centrale d'une lentille. Pour injecter une fréquence d'oscillateur local dans les éLéments 17 associés à la surface postérieure d'une lentille, on utilise le guide d'ondes 15 Il possède une section droite rectangulaire et a une face rainurée 16 par l'intermédiaire de laquelle l'énergie des micro-ondes est dirigée vers les éléments 17. La figure 2 montre l'illumination directe des élé- ments formateurs de faisceaux, mais sous un angle plutôt aigu La figure 3 présente un autre ensemble d'alimentation possible, dans lequel l'angle l'illumination est moindre, mais qui repose sur une grille de polarisation réfléchissante 18 placée à l'intérieur de la lentille sous un angle précis La grille de polarisation est orientée de manière à ne pas altérer les faisceaux émis et, ou bien reçus Dans chaque cas, le guide d'ondes est partiellement placé dans le matériau diélectrique de la lentille. Au lieu du guide d'ondes 15, on peut utiliser une structure de ligne plate, auquel cas des discontinuités peuvent exister dans les rainures qui rayonnent sur les éléments 17 Selon une autre possibilité, on peut monter une antenne rayonnante à l'intérieur de la cavité formée par les surfaces postérieures 13, de manière qu'elle se trouve suivant l'axe 9 En fonctionnement, une telle antenne rayonne une fréquence d'oscillateur local vers les faces postérieures des éléments 17 et fournit une manière simple et compacte de produire des signaux de fréquence intermé- diaire sur une basse fréquence au niveau de chaque élément 17. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Ensemble d'antenne haute fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs lentilles diélectriques pleines ( 1-8) montées chacune au voisinage d'une lentille voisine de manière qu'elles aient des directions de visée mutuellement différentes ( 14), chaque lentille portant plusieurs éléments ( 17) transducteurs de faisceau placés de telle manière que la périodicité des diagrammes des faisceaux particuliers soit sensiblement constante et soit préservée d'une lentille à la suivante. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que des lentilles voisines sont en contact les unes avec les autres et, de préférence de nouveau, chaque lentille offre une couverture angulaire de même extension. 3 Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que chaque lentille est limitée par deux surfaces planes ( 10, 11) qui, lorsqu'elles sont projetées vers l'arrière, passent toutes par un axe commun ( 9) de l'ensemble, les surfaces planes définissant des interfaces entre les lentilles en contact. 4 Ensemble selon la revendication 1, 2 ou 3, caracté- risé en ce que l'ensemble d'antenne fournit une couverture totale de 360 en azimut, de sorte que les lentilles constituent ensemble un réseau circulaire. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une fréquence commune localement produite est fournie aux différents éléments transducteurs de faisceaux. 6 Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un moyen d'alimentation comporte un guide d'ondes ( 15) pos- sédant une partie courbe qui est en contact avec toutes les lentilles. 7 Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque lentille constitue un élément séparé. 8 Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les différentes lentilles constituent ensemble une structure unitaire unique.