Brevet FR2749707A1 — publié le 19971212

ANTENNE A BALAYAGE ELECTRONIQUE A GRAND ANGLE DE BALAYAGE La présente invention a pour objet une antenne à balayage électronique assurant un balayage sur un tres grand angle, la couverture ainsi étant obtenue étant de préférence hémisphérique. Ainsi qu'il est connu, une antenne à balayage électronique est une antenne statique permettant l'émission(ou la réception) d'un faisceau d'énergie hyperfréquence qui balaie l'espace sous commande électronique, selon un ou deux plans. Toutefois, la valeur de l'angle de balayage qutil est possible d'obtenir ainsi est limitée. Plus précisément, la demande de brevet français n084-11O66 décrit par exemple un dispositif à balayage électronique comportant une source hyperfréquence intégrée à une lentille active. Ce dispositif comporte principalement - un empilement de canaux superposés, séparés les uns des autres par des plans conducteurs sensiblement perpendiculaires au champ électrique E du faisceau traité - un illuminateur placé dans chaque canal, fournissant un faisceau d'énergie rayonnée - des moyens de déphasage, disposés dans chaque canal devant l'illuminateur, réalisés par exemple selon la technique des fils à diode. Un tel dispositif permet un balayage électronique selon un plan parallèle au champ électrique E, avec un relativement grand angle (on peut atteindre 600). Toutefois, dans certaines appllcations, cet angle peut s'avérer insuffisant et il peut être nécessaire de balayer tout l'espace situé devant l'antenne, c est-à-dire de disposer d'une couverture hemisphérique. Lorsqu'on souhaite obtenir d'une telle couverture, une solution connue est d'utiliser une antenne classique, émettant un faisceau fixe (par rapport à l'antenne), dont le balayage est obtenu par rotations mécaniques. Les inconvénients d'une telle antenne par rapport à une antenne à balayage électronique sont bien connus : poids, encombrement, fiabilité moins bonne, temps de réponse plus long.. La présente invention a pour objet une antenne à balayage électronique ne présentant pas les limitations précédentes. A cet effet, on utilise - un dispositif à balayage électronique selon un plan, le balayage se faisant selon un angle + a, ce dispositif étant parexemple une antenne à balayage électronique du type étant mentionné plus haut - des moyens de rotation du dispositif à balayge autour d'un axe passant sensiblement par son centre - des moyens de support de ce dispositif à balayage tels que l'axe de ce dernier fasse avec l'axe de rotation un angle au moins égal à 90 -a . De la sorte est assurée une couverture hemisphérique. D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent - la figure 1, un dispositif de balayage électronique selon la demande de brevet précitée, susceptible d'être utilisé dans l'antenne suivant l'invention - la figure 2, un schéma explicatif - la figure 3, un premier mode de réalisation de l'antenne selon l'invention - la figure 4, a et b, un deuxième mode de réalisation de l'antenne selon l'invention. Sur ces différentes figures, une même référence se rapporte aux mêmes éléments. La figure 1 représente donc un dispositif à balayage électronique susceptible d'être utilisé dans l'antenne selon l'invention et tel que décrit dans la demande de brevet précitée. Ce dispositif sera décrit à titre d'exemple en fonctionnement à l'émission, étant entendu qu'il assure également la réception. Le dispositif de la figure 1 est constitué par un empilement de canaux superposés C1, C2, C3 ... Les canaux C sont séparés les uns des autres par des plans conducteurs PO, P1, P2, P3..., métalliques par exemple. Leur largeur, prise entre deux plans P, est de l'ordre de la demi-longueur d'onde de l'énergie rayonnée par le dispositif. Les canaux sont fermés à l'une de leurs extrémités, constituant la face arrière du dispositif par un plan conducteur Pic. Chacun des canaux cc comporte successivement un illuminateur I, (respectivement I1, I 13 pour les canaux C1, CL, C3, . . . ) rayonnant une énergie 1 > 2 > 3 > hyperfréquence, et un ensemble de barrettes B permettant de déphaser cette énergie. L'illuminateur I est placé à une distance égale au quart de la longueur d'onde précédente, devant le plan P cc Dans le mode de réalisation décrit sur la figure 1, chacun des illuminateurs I est constitué par une ligne (respectivement S1, S2, 53 > . . pour les canaux C1, C2, C3, de type serpent, c'est-à-dire un circuit imprimé métallique de forme ondulée, déposé sur une barrette support en matériau diélectrique dont la largeur est sensiblement celle du canal dans lequel il s'insère. La ligne serpent S est alimentée de toute façon connue (non représentée) soit par l'une de ses extrémités, soit en son, milieu, comme décrit par exemple dans la demande de brevet 84-11066. Un tel illuminateur permet de rayonner une onde électromagnétique dont le champ électrique E est parallèle à son plan et perpendiculaire aux plaques P, comme représenté sur la figure. Chacune des barrettes B est constituée, dans l'exemple de la figure 1, par un support en matériau diélectrique, de largeur sensiblement égale à celle du canal. Sur chacune des métalliques F, portant une diode D et orientés barrettes B sont imprimés par exemple des tronçons de fils perpendiculairement aux plaques P, ctest-à-dire parallèlement au champ électrique E. Les tronçons de fils F sont reliés entre eux par des pistes conductrices PB, sensiblement perpendiculaires aux tronçons F et disposées au voisinage des bords des barrettes B. La connexion des diodes D, des fils F et des pistes P B est faite de façon qu'on passe d'un tronçon de fil au suivant en empruntant une piste d'un bord puis de l'autre, les diodes étant prises dans le sens passant. A titre d'exemple, chacun des canaux comporte neuf ensembles de deux barrettes conjuguées. Les sept premiers ensembles, tous identiques, permettent d'obtenir des déphasages de 00 ou 450 selon que les diodes sont conductrices ou non. Les deux derniers ensembles de barrettes permettent d'obtenir des déphasages de 00 ou 22,50 et de 00 ou 11,250, respectivement. Il est ainsi possible, en selectionnant l'état passant ou non passant des diodes et le nombre de barrettes commandées dans ces états, d'obtenir des déphasages variant entre 00 et 3600 par incrément de 11,250 respectivement. Une telle technique de déphasage appliquée au balayage électronique est également connue de la demande de brevet français nO 2 469 808. La figure 2 est un schéma illustrant la couverture du dispositif de la figure 1. Sur la figure .2, on a schématisé l'ensemble du dispositif de la figure 1 par un bloc 10, dont on a représenté les canaux C, les illiminateurs I et, perpendiculairement à ceux-ci, le champ électrique E de l'énergie hyperfréquence émise. Cette antenne émet donc un faisceau susceptible de balayer un angle total égal à 2a, si a est l'angle maximum de balayage par rapport à l'axe XX du dispositif (axe radio-électrique de l'antenne que constitue le dispositif 10). Ainsi qu'il a été mentionné plus haut, l'angle a peut atteindre 600. Un mouvement de rotation autour de cet axe XX, symbolisé par une flèche 21 sur la figure 2, permet de balayer un espace conique d'angle au sommet égal à 2a. Ainsi qu'il apparaît sur cette figure, un dispositif tel que 10 ne permet donc pas d'avoir une couverture hemisphérique. La figure 3 représente un premier mode de réalisation de antenne selon l'invention, dans lequel celle-ci est située dans la pointe avant d'un avion, vu schématiquement en coupe longitudinale. Sur ce schéma, on a représenté la trace (partielle) du nez d'un avion A, d'axe longitudinal YY, par exemple sensiblement conique. On a disposé dans le nez de l'avion A un support 13, fixe par rapport à l'avion et sensiblement perpendiculaire à l'axe YY, qui a pour fonction de supporter l'ensemble de l'antenne selon l'invention. Celle ci comporte le dispositif 10 telle que décrit plus haut, d'axe XX et de couverture a de part et d'autre de cet axe XX. Cette antenne est disposée sur le support 13 par l'intermédiaire de moyens de support et de positionnement, 11 tels que l'axe XX du dispositif 10 fasse un angle b avec un axe sensiblement confondu avec l'axe longitudinal YY de avion A, b étant égal à 9O0-a au minimum, comme indiqué plus haut. En outre, le dispositif selon l'invention comporte des moyens 12 assurant une rotation du dispositif 10 autour de l'axe YY, comme indiqué par une flèche 14. On a représenté à titre d'exemple par un trait pointillé 15 une des positions que peut occuper le dispositif 10 lors de cette rotation. Il apparaît ainsi que la couverture du dispositif selon l'invention est bien hémisphérique : l'angle de balayage est de 2 (a + b) c'est-à-dire au minimum de 900 de part et d'autre de l'axe YY dans le plan de la figure 3, le tout tournant autour de l'axe YY. Une telle couverture permet donc la surveillance radar de tout le demi-espace avant de l'avion A, ou encore des télécommunications avec tout émetteur/récepteur situé dans ce demi-espace. Les figures 4, a et b, représentent un autre mode de réalisation de l'antenne selon l'invention, vu schématiquement respectivement en coupe et de dessus. Dans ce mode de réalisation, l'antenne selon l'invention est située sur le dessus de la carlingue de l'avion A, à des fins de surveillance radar de l'espace supérieur ou de télécommunication avec satellite par exemple. Sur cette figure, on retrouve sous la référence 10 l'antenne précédente, d'axe XX. Elle est montée comme précédemment (figure 3) sur un support, ici référencé 16, tel que l'axe XX fasse un angle b avec l'axe YY. Le support 16 est monté sur un support 18, fixe par rapport à l'avion A, par l'intermédiaire de moyens de rotation par exemple mécaniques, tels que plateau tournant 17 et motoréducteur de commande 19. Ces moyens assurent la rotation du dispositif 10 autour de l'axe YY. Sur le schéma vu de dessus de la figure 4b, on retrouve l'antenne 10 et la trace du radôme R. On a représenté à titre d'exemple la commande 19 du plateau 17. On a enfin représenté en 20 les nervures de la carlingue de l'avion A, sur lesquelles peut être monté le support 18. Comme précédemment, la couverture obtenue est de 900 de part et d'autre de l'axe YY. Si l'axe YY est sensiblement normal au plan de l'avion, il apparaît qu'une telle antenne permet la surveillance radar de tout le demi-espace supérieur de l'avion A, ou encore des télécommunications avec tout émetteur/récepteur situé dans ce demi-espace. La présente invention permet donc de conserver les avantages d'une antenne à balayage électronique, tout en s'affranchissant de ses limitations quant à la couverture. Plus précisément, le système de rotation mécanique utilisé dans la présente invention est plus simple , plus léger, moins encombrant que les systèmes de rotations utilisés habituellement pour les antennes aéroportées à couverture hémisphérique. En outre, > l'encombrement moindre de cette solution par rapport aux solutions connues permet d'augmenter les dimensions de l'antenne et, par suite, le gain et la portée. Enfin, il est possible de moduler l'affectation du temps à l'espace surveillé en fonction des besoins : en effet, la technique du balayage électronique rend aisé le fait, par exemple, d'accorder plus de temps à la partie centrale de la zone de surveillance, donc avoir plus de précision et plus de portée, à des fins de détection lointaine, de conduite de tir, etc... REVENDICATIONS 1. Antenne à balayage électronique à grand angle de balayage, caractérisée par le fait qu'elle comporte - un dispositif (10) à balayage électronique selon un plan, le balayage se faisant selon un angle donné + a de part et d'autre de l'axe radio-électrique (XX) du dispositif - des moyens (12, 17, 19) de rotation du dispositif (10) autour d'un axe (YY) passant sensiblement par son centre - des moyens (11, 16) de support de ce dispositif (10) tels que l'axe (XX) de ce dernier fasse avec l'axe de rotation (YY) un angle (b) au moins égal à 900-a. 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif est sensiblement plan, que le balayage se fait selon un plan normal au précédent, et que l'axe (XX) du dispositif est sensiblement normal au plan de celui-ci. 3. Antenne selon l'une revendications précédentes, caractérisée par le fait que le dispositif (10) à balayage électronique comporte - une pluralité de canaux (C) superposés, séparés par des plans conducteurs (P) - des moyens (I) illuminateurs, placés dans chacun des canaux, assurant l'émission d'une énergie hyperfréquence - des moyens (B) de déphasage de cette énergie, placés dans chacun des canaux devant les moyens illuminateurs. 4. Antenne selon les revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que le dispositif émet une énergie dont le champ électrique (E) est sensiblement parallèle au plan du dispositif et normal aux plans (P) de séparation des canaux. 5. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est placée dans le nez d'un avion (A) et que l'axe de rotation (YY) est sensiblement confondu avec l'axe longitudinal de 1 avion. 6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle est placée au niveau de la carlingue d'un avion, de sorte que son axe de rotation (YY) soit sensiblement normal au plan de l'avion.