Brevet FR2705498A1 — publié le 19941125

L'invention a pour objet une antenne de faisceau hertzien dont la direction de rayonnement est commutable à volonté entre au moins deux directions privilégiées de 1' espace. On connaît des antennes directives qui, par construction, concentrent ltenergie rayonnée dans une seule direction de l'espace bien définie topographiquement lors de leur installation. Cette directivité est caractérisée par le rapport entre l'énergie émise par cette antenne dans cette direction privilégiée et la même énergie qui serait rayonnée par une antenne omnidirectionnelle dans toute la sphère unitaire. Pour des faisceaux hertziens fonctionnant à des fréquences supérieures à 500 MHz (mégahertz), l'antenne directive la plus couramment utilisée se compose d'un réf lec- teur paraboloïdal illuminé par une source primaire placée au foyer du paraboloide. Le réflecteur est une surface métallique ou une surface métallisée, par exemple composée d'un substrat support en matière plastique moulée, dont la face interne est convenablement métallisée. Bien entendu, le fonctionnement d'une telle antenne émettrice peut être aisément perturbé, par exemple si sur le trajet d'émission il est placé un brouilleur. L'invention a pour objet de rendre plus sûre l'émission d'une antenne de ce type en permettant, en cas de besoin, le changement instantané de la direction d'émission en renvoyant les ondes émises par la source sur un autre récepteur non soumis à perturbations. L'antenne de faisceau hertzien conforme à l'invention, du type comprenant une source primaire d'émission d'un champ électrique à polarisation rectiligne et un réflecteur paraboloïdal métallique ou métallisé au foyer duquel est située ladite source, se caractérise en ce qu'en vue de permettre la commutation du rayonnement émis dans une autre direction au moins que celle de l'axe dudit réflecteur, l'antenne comporte en outre, placé devant ledit réflecteur, entre ladite source et ce réflecteur, au moins un réseau de fils conducteurs disposés à l'intersection d'un paraboloïde, distinct de celui contenant ledit réflecteur et dont le foyer coïncide avec ladite source, et d'une série de plans équidistants parallèles au vecteur champ électrique E, émis par ladite source, chaque fil conducteur du réseau étant constitué de tronçons de fils conducteurs reliés en série par des interrupteurs contrôlables tels que des diodes, la distance entre chaque interrupteur étant de l'ordre d'une demi-longueur d'onde correspondant à la fréquence d'émission de la source. Il est en effet connu, et l'on pourra se référer notamment à la description qui est faite de cette technique dans le brevet France 81 16 419, publication 2 512 280, qu'un réseau de tels fils conducteurs pouvant être contrôlés pour constituer soit des fils continus, soit des fils discontinus, constitue, selon l'état du réseau, soit un réseau parfaitement transparent aux ondes électriques émises, soit un réseau parfaitement réflecteur. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 montre schématiquement en coupe une antenne conçue selon l'invention composée d'une source émettrice, d'un réflecteur classique et d'un réflecteur transparent ou réfléchissant, conforme à l'invention, la figure 2 montre, vue en plan, la constitution du réflecteur transparent ou réfléchissant de l'invention, la figure 3 montre un schéma d'exploitation de l'antenne. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on a illustré une antenne de faisceau hertzien conforme à l'invention, comprenant essentiellement à son foyer F une source d'émission constituée par exemple par un cornet 1 émettant un champ électrique en polarisation rectiligne verticale E. Ce cornet 1 émet normalement en direction d'un réflecteur paraboloïdal 2 constitué d'une surface métallique ou métallisée, l'axe du paraboloïde ayant été indiqué en x'x. L'émission se fait donc dans cette direction x'x, comme indiqué par les flèches. Conformément à l'invention, devant le réflecteur 2, entre la source 1 et ce réflecteur, est disposé un réseau de fils conducteurs déployés sur la surface d'un second paraboloïde 3, dont le foyer est également situé en F, mais dont la direction d'axe y'y est distincte de la direction x'x. Le réseau de fils conducteurs formé sur le plan du paraboloïde 3 sera décrit plus clairement en référence à la figure 2. A la figure 1, on a indiqué que le réseau de fils conducteurs, qui pouvait être disposé sur une surface en matériau diélectrique mince, était par exemple supporté par une structure 4 sensiblement transparente au rayonnement et, par exemple, constituée par une structure en nid d'abeilles en matière plastique de qualité convenable. En se reportant à la figure 2, on a référencé en 5 le matériau diélectrique support du réseau de fils conducteurs. De façon à être transparent au rayonnement d'émission, le matériau diélectrique à une épaisseur inférieure au dixième de la longueur d'onde émise. Dans les fréquences considérées, de l'ordre de 400 à 900 MHz, la longueur d'onde est de l'ordre de quelques dizaines de centimètres, par exemple égale à 60 cm pour une fréquence de 500 MHz. Il n'y a donc aucune difficulté à constituer la surface 5 dont l'épaisseur devra être inférieure à 6 cm en pratique cette épaisseur étant du millimètre, cette exigence est réalisée. On notera que des dimensions usuelles de tels réflecteurs pourront être de l'ordre de 2 m pour le diamètre du réflecteur, et de l'ordre de 1 m pour la distance du foyer au sommet du réflecteur. De façon à obtenir l'effet recherché de transparence ou de réflexion du réseau de fils continus ou interrompus, il est requis que les tronçons de fils conducteurs, qui sont tous dirigés parallèlement au champ électrique t du faisceau émis, aient une longueur voisine d'une demi-longueur d'onde. Si la fréquence d'émission est de 500 MHz, on aura alors une demi-longueur d'onde de 30 cm ; c'est donc cette distance qui devra séparer sur chaque fil conducteur référencé 6 à 11 à la figure 2, chaque diode illustrée d à la figure. En outre, de façon à avoir la transparence du réflecteur 3 lorsque les fils sont continus, ceux-ci doivent être distants les uns des autres d'une distance également choisie égale à une demi-longueur d'onde, telle qu'illustrée?L/2 sur la figure. Dans l'exemple supposé d'un diamètre de réflecteur voisin de 2 m, on constate alors qu'il suffit, pour couvrir ce réflecteur, de tendre sur la surface 5 six fils conducteurs chargés en tout de trente-huit diodes qui peuvent être, par exemple, comme illustré au dessin, les diodes de chaque fil étant alimentées en série à partir d'une source d'alimentation unique 12. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Lorsque les diodes sont alimentées en direct par un courant d'entretien de quelques milliampères, par exemple de l'ordre de 20 milliampères, alors la transparence du réflecteur est quasi-totale, supérieure à 99 t. L'antenne fonctionne donc pratiquement comme si le réflecteur 3 et la structure en nid d'abeilles 4 n'existaient pas. Au contraire, si la source d'alimentation 12 est alimentée en inverse, les diodes sont bloquées et chaque fil 6 à 11 se comporte comme un réseau de fils interrompus de longueur /2 disposé parallèlement au champ électrique du rayonnement. Dans cet état, le réseau se comporte comme un réflecteur métallique réfléchissant plus de 99 % des ondes émises. Dans ces conditions, l'antenne se comporte comme si la source 1 émettait contre le réflecteur 3, l'émission étant alors renvoyée dans la direction y'y formée par l'axe y'y du paraboloïde du réflecteur 3. Si l'on utilise des diodes PIN classiques du commerce, ces diodes sont commandées en blocage par une tension inverse de l'ordre de quelques dizaines de volts, par exemple de l'ordre de 50 volts. Dans l'exemple illustré, il suffira donc d'une tension inverse de 350 volts pour bloquer les trente-huit diodes des six fils alimentés en parallèle. A la figure 3, on a illustré l'antenne référencée en général 13 pouvant réémettre soit dans la direction x'x, vers un recepteur 14, soit dans la direction y'y, vers un récepteur 15. En supposant qu'un brouilleur 16 soit situé sur le trajet x'x, il suffit, pour rétablir la liaison, de commuter l'antenne pour qu'elle réfléchisse dans la direction y'y. Ceci peut être fait quasiment instantanément en commutant la source 12 de direct en inverse, faisant ainsi passer le panneau réflecteur 3 de son état de transparence dans son état de réflexion, par exemple en un temps inférieur au millième de seconde. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation illustré et décrit. C'est ainsi, par exemple, que les interrupteurs contrôlables dont sont chargés les fils conducteurs, pourraient être constitués par d'autres composants que des diodes PIN, et par exemple, par des organes de commande photoélectroniques. En outre, plus d'un réseau de fils commutables conformé en paraboloïde, par exemple deux tels réseaux, pourraient être associés en série à l'avant du réflecteur 2, de façon à augmenter le nombre des directions possibles d' émission commutée. REVENDICATIONS 1. Antenne de faisceau hertzien, du type comprenant une source primaire d'émission (1) d'un champ électrique à polarisation rectiligne, - un réflecteur paraboloïdal métallique ou métallisé (2) au foyer duquel est située ladite source, ladite antenne étant caractérisée en ce qu'en vue de permettre la commutation du rayonnement émis dans une autre direction au moins que celle de l'axe (x'x) dudit réflecteur (2), elle comporte en outre, placé devant ledit réflecteur, entre ladite source et ce réflecteur, au moins un réseau de fils conducteurs (6-11) disposés à l'intersection d'un paraboloïde (3) distinct de celui contenant ledit réflecteur (2) et dont le foyer (F) coïncide avec ladite source (1), et d'une série de plans équidistants parallèles au vecteur champ électrique émis par ladite source, chaque fil conducteur du réseau étant constitué de tronçons de fils conducteurs reliés en série par des interrupteurs contrôlables, telles que des diodes (d), la distance entre chaque interrupteur étant de l'ordre d'une demi-longueur d'onde correspondant à la fréquence d'émission de la source. 2. Antenne de faisceau hertzien selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites diodes (d) étant du type PIN, elles sont contrôlées en passage direct en étant alimentées par un courant de quelques milliampères, ou bien elles sont bloquées en inverse par l'application d'une tension de l'ordre de quelques dizaines de volts pour chaque diode. 3. Antenne de faisceau hertzien selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le réseau de fils (6-11) est disposé sur une surface (5) en matériau diélectrique d'épaisseur inférieure au dixième de la longueur d'onde correspondant à la fréquence d'émission de la source. 4. Antenne de faisceau hertzien selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'entre ledit réflecteur (2) et ledit réseau de fils (6-11), est interposée une couche support (4) en matériau diélectrique transparent, telle qu'une structure en nid d'abeilles en matière plastique convenable.