Brevet FR2719162A1 — publié le 19951027

L'invention a pour objet un perfectionnement aux antennes de faisceau hertzien dont la direction de rayonnement est commutable à volonté entre au moins deux directions privilégiées de l'espace. On connaît des antennes directives qui, par construction, concentrent l'énergie 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 l'énergie émise dans cette direction par une antenne omnidirectionnelle émettant dans toute la sphère unitaire. Pour des faisceaux hertziens fonctionnant à des fréquences supérieures à 500 MHz (mégahertz), l'antenne directrice la plus couramment utilisée se compose d'un réflecteur paraboloidal illuminé par une source primaire placée au foyer du paraboloide. La liaison hertzienne entre l'antenne émettrice et l'antenne réceptrice semblable située, suivant la puissance émise, à une distance comprise entre quelques centaines de mètres et quelques dizaines de kilomètres, ne pourra s'effectuer que si ces deux antennes ont leurs axes focaux confondus. Bien entendu, une telle liaison peut être aisément perturbée, et même coupée, si sur ce trajet d'émission, vient à être placé un obstacle matériel ou plus généralement un brouilleur. Pour éviter cet inconvénient, qui peut être majeur dans le cas d'une liaison hertzienne de sécurité, on réalise des trajets multiples avec redondance d'antenne(s) émission-réception. Il est également connu de réaliser des antennes émission-réception donc le réflecteur parabolique comporte un dispositif actif permettant de commuter instantanément sa direction d'émission d'origine sur une autre direction. Un tel paraboloïde, décrit au brevet FR 93 05839, déposé par le même demandeur, comporte sur sa face avant une série de fils métalliques parallèles sur lesquels sont montées de nombreuses diodes en série. La fiabilité de ce système dépend du bon fonctionnement de toutes ces diodes, montées en série, ainsi que de celui de toutes les alimentations en courant de chaque fil à diodes. Tous ces composants électroniques, installés sur la face avant du réflecteur, sont soumis directement aux aléas climatiques, et pourraient être détruits, par exemple par un effet de "flash" électronique tel que celui qui résulterait de l'explosion à haute altitude d'une charge nucléaire. L'invention a pour objet de rendre plus sûr le fonctionnement d'un tel réflecteur à commutateur de direction d'émission, en n'y installant plus aucun élément électronique actif vulnérable, mais uniquement des fils métalliques ne comportant plus aucune diode ni commutateur d'alimentation en courant. De facon précise, 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 la 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 l'emplacement de ladite source, et d'une série de plans, équidistants parallèles à une direction donnée, par exemple verticale, les fils du réseau étant constitués de fils fins distants entre eux d'une distance au plus égale au vingtième de la longueur d'onde correspondant à la fréquence d'émission de la source, ladite antenne comprenant en outre un dispositif associé à ladite source d'émission permettant de modifier la direction de polarisation de l'onde émise de façon que son vecteur champ électrique E soit dirigé soit parallèlement, soit perpendiculairement, à ladite direction donnée des fils. Il est connu de l'homme de l'art qu'un réseau de fils métalliques parallèles présentant des diamètres de l'ordre du millième de la longueur d'onde d'un rayonnement hyper-fréquence l'interceptant et qui sont distants les uns des autres d'une distance au plus égale au vingtième de la longueur d'onde de ce rayonnement est réfléchissant à ce rayonnement si les fils sont parallèles au vecteur champ électrique du rayonnement et transparents si les fils sont perpendiculaires. Par construction, dans l'exemple d'antenne décrite ci-après, le réseau sera composé de fils verticaux. La source primaire placée au foyer commun du réflecteur paraboloïdal métallisé et du paraboloide réalisé en matériau électrique transparent au rayonnement hyper- fréquence et qui supporte le réseau de fils, est une source à commutation de polarisation. Cette source peut comporter à cet effet un cornet à double polarisation, soit à champ électrique vertical, soit à champ électrique horizontal, un commutateur de voies et une alimentation plus ou moins 15 volts de commande. Un tel dispositif permettant de modifier la polarisation de l'onde émise est en soi connu. On peut utiliser notamment le cornet commercialisé par la société General Microwave sous la référence "Modèle DP 240". 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 illustrant à titre d'exemple un mode de réalisation et dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement en coupe, par exemple dans le plan vertical, une antenne conçue selon l'invention; - la figure 2 est une vue faite selon la flèche II de la figure 1, montrant plus précisément la constitution du réflecteur transparent/réfléchissant. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on aperçoit en 1 une source d'émission de la fréquence choisie qui est une source émettrice à champ électrique polarisé de façon rectiligne. Grâce à l'utilisation d'un cornet de polarisation tel qu'indiqué cidessus et référencé en 2, la source 1 peut émettre soit en polarisation rectiligne verticale, soit en polarisation rectiligne horizontale. La commande du choix de la polarisation se fait au moyen de la commande électronique 3. La source 1 est placée au foyer F du réflecteur 4 paraboloïdal entièrement métallisé, dont l'axe est matérialisé en x' x. En avant de ce paraboloide 4, est placé un second paraboloïde 5 constitué par une surface 7 d'un matériau diélectrique transparent de faible épaisseur qui supporte un réseau de fils métalliques équidistants parallèles 8, par exemple dirigés verticalement. Le paraboloide 5 a son foyer situé également au point F, mais son axe est décalé par rapport à l'axe x' x, du parabolo de 4; il a été matérialisé en y' y. Pour le support de la surface 7, on peut prévoir avantageusement, entre le réflecteur métallique ou métallisé 4 et le support 7, une couche 6 d'un matériau diélectrique transparent au rayonnement hyper-fréquence, tel qu'une mousse en polyuréthane de très faible densité, inférieure à 0,06, ou encore une structure en nid d'abeilles, diélectrique, de même densité. En se rapportant à la figure 2, on aperçoit de face les fils 8 tendus parallèlement sur la surface de la calotte du paraboloïde 7. L'épaisseur du matériau diélectrique support 7 est choisie inférieure au dizième de la longueur d'onde du rayonnement émis, de façon à être transparent au rayonnement. De façon à obtenir l'effet recherché de transparence ou de réflexion du réseau de fils conducteurs 8, il est requis que ces fils soient très fins (diamètre inférieur au millième de la longueur d'onde) et qu'ils soient tous parallèles à l'une des directions de polarisation émise par le cornet, et par conséquent perpendiculaires à l'autre direction, et que les fils soient équidistants, tels que vus en projection sur un plan perpendiculaire à l'axe focal y' y, selon une distance qui doit être au plus égale au vingtième de la longueur d'onde émise. Si l'antenne fonctionne à une fréquence de l'ordre de 3000 Mégahertz, soit avec une longueur d'onde émise d'environ 10 cm, les conditions ci-dessus évoquées seront remplies si on utilise des fils d'un diamètre de 0,1 mm, une épaisseur de la couche 7 de diélectrique de l'ordre de 0,8 mm et un écartement des fils de 5 mm. Dans ces conditions, pour un réflecteur d'un diamètre de l'ordre de 2 m, il suffira de disposer sur la calotte du paraboloïde 7 un réseau de quarante fils équidistants de 5 mm. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Par action sur l'alimentation électrique 3, de plus ou moins 15 volts (+ 15 V), on choisit dans le commutateur de voies 2 le sens de la direction de la polarisation du rayonnement émis par le cornet 1. Lorsque cette polarisation est horizontale, c'est-à-dire perpendiculaire aux fils 8, le réseau de fils est transparent. L'antenne fonctionne comme si le réflecteur 5 et la structure 6, 7 n'existaient pas. Le rayonnement est émis dans la direction de l'axe focal du réflecteur 4, soit selon l'axe x' x. Au contraire, lorsque l'alimentation 3 commande une polarisation verticale, le réflecteur 5 est transparent. Le rayonnement est alors émis dans la direction de l'axe focal de ce réflecteur, soit l'axe y' y. La description qui précède montre la grande facilité technique de réalisation d'une telle antenne, sa rusticité ainsi que sa résistance à toute tentative de destruction par émission d'un flash atmosphérique électronique de forte puisance qui ferait claquer tous les composants électroniques non protégés par un blindage. L'antenne ainsi réalisée permet de transmettre un message, de manière pratiquement instantanée dans deux directions différentes, soit pour obtenir confirmation par redondance, soit pour éviter un trajet sur lequel les antennes relais auraient été détruites par sabotage ou seraient brouillées. On notera que la réalisation ci-dessus décrite pourrait être combinée avec celle décrite au brevet précédent FR 93 05839; en particulier, dans l'exemple ci- dessus illustré, lorsque la polarisation de l'onde émise est horizontale, tout se passe comme si le réflecteur 5 n'existait pas et l'on pourrait en conséquence prévoir dans une telle utilisation la superposition d'un dispositif réfléchissant/transparent conforme à celui décrit à la demande de brevet précédemment citée FR 93 05839 et placé derrière le réseau de fils 8, entre ce réseau et le réflecteur 4. REVENDICATIONS 1. Antenne de faisceau hertzien du type comprenant une source primaire d'émission (1) d'un champ électrique à polarisation rectiligne, et un réflecteur paraboloidal métallique ou métallisé (4) au foyer (F) 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 (y' y) au moins que celle de l'axe (x' x) dudit réflecteur (4), elle comporte en outre, placé devant ledit réflecteur, entre ladite source et ce réflecteur, au moins un réseau de fils conducteurs (8) disposés à l'intersection d'un paraboloïde (5) distinct de celui contenant ledit réflecteur (4) et dont le foyer (F) coïncide avec l'emplacement de ladite source (1), et d'une série de plans équidistants parallèles à une direction donnée, par exemple verticale, les fils du réseau étant constitués de fils fins conducteurs distants entre eux d'une distance au plus égale au vingtième de la longueur d'onde correspondant à la fréquence d'émission de la source, ladite antenne comprenant en outre un dispositif (2) associé à ladite source (1) d'émission permettant de modifier la direction de polarisation de l'onde émise de façon que son vecteur champ électrique (E) soit dirigé, soit parallèlement, soit perpendiculairement à ladite direction donnée des fils. 2. Antenne de faisceau hertzien selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réseau de fils (8) est disposé sur une surface (7) en matériau diélectrique mince transparent pour l'onde correspondant à la fréquence d'émission de la source. 3. Antenne de faisceau hertzien selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'entre ledit réflecteur (4) et ledit réseau de fils (8) est interposée une couche support (6) en matériau diélectrique transparent, telle qu'une structure en nid d'abeilles, en matière plastique convenable. 4. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit dispositif (2) permettant de modifier la direction de polarisation de l'onde émise est du type à cornet à commande électronique (3).