Brevet FR2747843A1 — publié le 19971024

ANTENNES A GUIDES A FENTES A OCCULTATION DE LOBES SECONDAIRES La présente invention se rapporte à une antenne à guides à fentes à occultation de lobes secondaires. Les antennes directives utilisées en particulier en radar présentent toujours des lobes secondaires couvrant la majeure partie de l'espace, même s'il existe des techniques connues pour réduire l'amplitude de ces lobes secondaires, telles que par exemple l'utilisation de lois de distribution d'amplitude fortement pondérées (loi de Taylor par exemple) dans le cas d'antennes réseaux. Dans une situation de guerre électronique où l'on désire que les radars soient discrets à l'émission dans la direction de stations d'écoute, il est souhaitable d'utiliser des moyens d'occultation des lobes secondaires tels que le signal émis soit nul ou extrêmement faible dans la direction de la station d'écoute. I1 est clair d'ailleurs que de tels moyens peuvent également servir en réception pour annuler le signal reçu dans une direction où se trouve un brouilleur. Un moyen connu pour obtenir ces résultats est d'utiliser une antenne principale et une antenne auxiliaire à plus faible gain. Le signal d'émission est envoyé vers l'antenne principale et une partie de celui-cl est envoyé via un atténuateur et un déphaseur commandables électroniquement à l'antenne auxiliaire, les réglages du déphaseur et de l'atténuateur étant tels que l'on obtienne l'annulation dans la direction souhaitée. L'antenne auxiliaire est en général une antenne quasi omnidirectionnelle, par exemple un cornet de faible dimension horizontale donnant une large couverture angulaire en gisement, en supposant que l'antenne principale a un diagramme directif à faibles lobes secondaires en gisement. Cependant une telle solution a d'abord pour inconvénient que l'antenne principale est dispersive, c'est-à-dire que l'axe électrique du faisceau varie en fonction de la fréquence mais que surtout la phase émise ou reçue varie très rapidement, ceci étant lié à la rotation du plan d'onde sur le réseau en fonction de la fréquence. Le déphasage différentiel entre le rayonnement de l'antenne principale et celui de l'antenne auxiliaire varie donc très rapidement car l'antenne auxiliaire conserve une phase sensiblement constante en gisement dans toute la zone de son lobe principal. I1 faut alors pour conserver l'annulation dans la direction souhaitée compenser ces variations de phase, ce qui suppose de conserver en mémoire un très grand nombre de points en fréquence. Cette solution est donc lourde et onéreuse. De plus, la présence de l'antenne auxiliaire entraîne toujours une perturbation du champ rayonné dans l'axe électrique de l'antenne par la combinaison des signaux des deux antennes. Un objet de la présente invention est donc de remédier à ces inconvénients grâce à l'utilisation d'une antenne auxiliaire présentant une loi de phase identique à celle de l'antenne principale. Selon l'invention, il est prévu une antenne à guides à fentes à occultation de lobes secondaires du type comportant un réseau plan de guides à fentes d'inclinaison alternée disposés côte à côte parallèlement et alimentés à une extrémité par un distributeur, l'ensemble formant une antenne principale, et au moins une antenne auxiliaire quasi omnidirectionnelle disposée près de l'antenne principale avec le même axe de symétrie que celle-ci, des moyens étant prévus pour alimenter ladite antenne auxiliaire avec une atténuation et un déphasage par rapport à l'allmentation de l'antenne principale tels que le diagramme de rayonnement résultant de ladite antenne à fentes présente un trou dans une direction prédéterminée, ladite antenne à fentes étant caractérisée en ce que ladite antenne auxiliaire est constituée par au moins un guide à fentes semblable aux guides de l'antenne principale et en ce que la loi d'alternance d'inclinaison des fentes n'est pas respectée pour les deux fentes centrales de part et d'autre de l'axe de symétrie de l'antenne qui sont parallèles, de manière que ladite antenne auxiliaire ait un diagramme de rayonnement à symétrie impaire dont le niveau, en dehors du lobe principal de l'antenne, est toujours supérieur aux lobes secondaires de l'antenne principale. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - la figure 1 représente une antenne à occultation de lobe secondaire de type connu - la figure 2 est un diagramme du rayonnement de l'antenne principale et de l'antenne auxiliaire de la figure 1 - la figure 3 est un diagramme du rayonnement résultant de l'antenne de la figure 1 dans la direction 0b pour trois valeurs de fréquence différentes -la figure 4 représente l'antenne selon l'invention; - la figure 5 est une variante d'antenne selon l'invention; - la figure 6 est un diagramme de l'antenne principale et de l'antenne auxiliaire selon la figure 5 ; et - la figure 7 représente des diagrammes de rayonnement dans la direction Bb de l'antenne de la figure 5 pour diverses fréquences. La figure 1 représente une antenne à guides à fentes à occultation de lobe secondaire de type connu. Cette antenne comprend essentiellement une antenne principale 1 et une antenne auxiliaire 3 associée à l'antenne principale et ayant sensiblement le même axe de symétrie. L'antenne principale 1 est constituée par un réseau plan de guides à fentes tels que 10, 11 horizontaux et identiques à une seule différence près. Chaque guide porte un réseau de fentes 12 d'inclinaison alternée à un pas sensiblement égal à la demi-longueur d'onde. Pour obtenir un faible niveau de composante croisée, malgré l'utilisation de fentes inclinées, on prévoit un maillage de réseau à fentes alternées en décalant d'un pas le réseau de fentes d'un guide par rapport à celui du guide suivant, comme par exemple entre le guide 10 et le guide li sur la figure 1. Cette compensation pour la composante croisée est d'autant meilleure que le nombre de guide du réseau plan est plus élevé. On constitue ainsi une antenne principale à onde progressive alimentée en bout par l'intermédiaire d'un distributeur vertical 2. Cette antenne principale 1 délivre un diagramme de rayonnement en gisement présentant de faibles lobes secondaires grâce à l'utilisation d'une distribution d'amplitude symétrique fortement pondérée, par exemple une loi de Taylor à -50 dB de lobes secondaires. Cette distribution est obtenue de manière bien connue en jouant sur les paramètres des fentes, particulièrement leur inclinaison. Comme il est connu, cette antenne est dispersive. Par exemple, pour une antenne de longueur égale à 50 X environ (où X est la longueur d'onde dans l'espace libre), une variation de fréquence de 18 entraîne une variation de la phase rayonnée d'environ 2500. L'antenne auxiliaire 3 est une antenne quasi omnidirectionnelle, par exemple un cornet ayant un diagramme de rayonnement à large couverture angulaire en gisement. Pour réaliser un rayonnement nul dans une direction prédéterminée 0b (celle par exemple d'une station d'écoute de position connue par ailleurs), on applique à l'antenne auxiliaire un signal prélevé par un coupleur 4 sur le signal d'émission E et atténué et déphasé par un atténuateur 6 et un déphaseur 5 commandables électroniquement de telle manière que f (eb) + k f (Bb) = 0 (1) où k est un coefficient complexe représentant l'atténuation de l'atténuateur 6 et le déphasage du déphaseur 5 réglés de manière que l'on ait la relation (1), fi(0) et fa( ) étant les p caractéristiques de rayonnement, en général complexes, délivrées respectivement par l'antenne principale et l'antenne auxiliaire. Par ailleurs, il faut que le champ résultant rayonné dans l'axe de l'antenne F(O) soit le moins perturbé possible. Or F(O) = f (O) + k f a (O) p En supposant pour simplifier que f est partout réel a et que fp(0) est réel et égal à 1 (normalisé), on trouve - I - f (Ob) p si on suppose que l'antenne auxiliaire est omnidirectionnelle, donc que fa(o) est constant. On voit que la perturbation la plus forte intervient quand f p (Ob) est réel et passe par un maximum (lobe secondaire). I1 est clair que, lorsque le niveau relatif des lobes secondaires augmente, la perturbation devient non négligeable. Mais surtout le déphasage différentiel entre fp(o) et fa(#) varie très rapidement en fonction de la fréquence, l'antenne auxiliaire 3 présentant une phase sensiblement constante en gisement sur toute la largeur de son lobe principal. I1 faut donc adapter le déphasage introduit par k en fonction de la phase de f (0 ) pour toutes les directions et p pour un grand nombre de fréquences. Ceci implique des moyens de mémorisation très importants et donc coûteux. La figure 2 représente en A le diagramme de rayonnement de l'antenne principale et en B le diagramme de l'antenne auxiliaire de la figure 1. La figure 3 représente le diagramme résultant de l'antenne autour de la direction prédéterminée Ob. La courbe C1 représente ce diagramme pour la fréquence centrale Fo pour laquelle on a réglé le coefficient k. Le trou créé dans le diagramme dans la direction Gb varie de -33 dB à environ -9 dB pour les courbes C2 correspondant à une fréquence Fo - 50 MHz et C3 correspondant à une fréquence Fo + 50 MHz. On a donc une remontée très nette du minimum lorsque la fréquence varie. I1 est évident que l'efficacité de l'antenne à occultation de lobe est d'autant meilleure que le trou créé dans le diagramme est large et peu sensible à la fréquence. On voit que l'antenne de la figure 1 ne donne pas des résultats très satisfaisants de ce point de vue. La largeur du trou à la fréquence centrale est de l'ordre de 0,50 à -15 dB. La figure 4 représente une antenne à guides à fentes à occultation de lobe secondaire selon l'invention. Les mêmes références renvoient aux mêmes éléments que sur la figure 1. La solution proposée consiste, selon l'invention, à utiliser comme antenne auxiliaire un guide 30 ayant des caractéristiques analogues à celles des guides de l'antenne principale, c'est-à-dire une loi de distribution d'amplitude à très faible niveau de lobes secondaires, le même nombre de fentes 31 que celui des fentes 12 avec le même pas. La seule différence est que les deux fentes centrales 32 et 33 de part et d'autre de l'axe de symétrie XX' n'ont pas une inclinaison alternée mais sont parallèles. Aussi l'antenne auxiliaire 30 délivre un diagramme de rayonnement à symétrie impaire (ou antisymétrique) présentant donc un zéro dans l'axe de l'antenne et un niveau partout supérieur à celui des lobes secondaires de l'antenne principale malgré son plus faible gain, comme on peut le voir sur la figure 6 où la courbe D est le diagramme de l'antenne principale et la courbe E celui de l'antenne auxiliaire. En outre la phase du champ rayonné est la même pour les deux antennes à 11 près, la seule différence tenant à la présence des lobes secondaires de l'antenne principale qui entraîne des variations de phase égales à 1T d'un lobe secondaire au suivant. Il faut noter à ce propos que les variations relatives de phase entre les deux diagrammes n'ont lieu, de manière rapide, que dans le creux des lobes secondaires, là où les niveaux sont très faibles et rendent donc ces variations très peu gênantes. Une telle antenne auxiliaire présente plusieurs caractéristiques avantageuses pour l'application à l'occultation de lobe secondaire - le diagramme de rayonnement de l'antenne auxiliaire a un niveau nul dans la direction de l'axe électrique de l'antenne ce qui permet de n' avoir aucune perturbation du champ rayonné résultant de la combinaison des deux antennes dans cette direction - le niveau du champ de l'antenne auxiliaire est obtenu sans difficulté supérieur partout au niveau de l'antenne principale dans la zone de ses lobes secondaires - du fait de l'identité presque totale des guides 30 et 10, les lois de phase pour les deux antennes sont pratiquement identiques. De plus, le guide 30 de l'antenne auxiliaire s'intègre parfaitement à l'antenne principale 1. En pratique, l'antenne auxiliaire peut être de préférence constituée comme représenté sur la figure 5. L'antenne auxiliaire comporte deux guides 30, 30' présentant un maillage de fentes alterné (décalage d'un pas) d'un guide à l'autre, identique à celui de l'antenne principale dans le but de réduire le niveau de la composante croisée. On pourrait aussi employer tout nombre de guides pair dans ce but. Dans chaque guide, les deux fentes centrales 32, 33 ou 32', 33' ne sont pas d'inclinaison alternée mais parallèles, de manière à obtenir le diagramme à symétrie impaire désiré. Les deux guides 30, 30' sont alimentés par l'intermédiaire d'un diviseur de puissance 34. La figure 7 représente un certain nombre de diagrammes de rayonnement autour de la direction Ob occultée. La courbe G est le diagramme de rayonnement de l'antenne principale 1 et la courbe F celui de l'antenne auxiliaire 30, 30'. La courbe H est le diagramme résultant à la fréquence centrale Fg et les courbes J et K le même diagramme aux fréquences Fo + 10 MHz et Fg - 10 MHz. Le trou du diagramme qui se situait à -41 dB au-dessous de l'isotrope à la fréquence centrale est encore à -24 dB pour les fréquences + Fg - 10 MHz. D'autre part, les lobes secondaires de l'antenne ne remontent que faiblement. Enfin la largeur à -15 dB du trou de rayonnement est de l'ordre de 10. Les résultats obtenus avec une antenne selon l'invention montrent aussi que la remontée du niveau minimum du trou est beaucoup moins importante en fonction des variations de phase ou d'amplitude relatives. L'antenne selon l'invention présente de très bonnes performances en présence de polarisation circulaire ou elliptique jusqu'à des angles de l'ordre de 300. Ceci est dû au faible niveau de composante croisée obtenu grâce au maillage des guides des antennes comme on l'a déjà indiqué. Ce résultat peut encore être amélioré en augmentant le nombre de guides de l'antenne auxiliaire, ce qui se traduit - d'une part par une remontée du niveau de composante normale (résultat avantageux car cela permet d'être quasiment assuré que le niveau du diagramme d'antenne auxiliaire est supérieur au niveau de lobes secondaires de l'antenne principale même aux grands angles) - d'autre part par une réduction du niveau de la composante croisée de l'antenne auxiliaire par une meilleure compensation. Naturellement, on pourrait de manière connue remplacer chaque fente des réseaux des antennes principale et auxiliaire par un groupe de fentes parallèles entre elles pour augmenter la bande de fonctionnement des antennes. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Antenne à guides à fentes à occultation de lobes secondaires du type comportant un réseau plan de guides à fentes d'inclinaison alternée disposés côte à côte parallèlement et alimentés à une extrémité par un distributeur (2), l'ensemble formant une antenne principale (1), et au moins une antenne auxiliaire (3) quasi omnidirectionnelle disposée près de l'antenne principale avec le même axe de symétrie (XX') que celle-ci, des moyens (5, 6) étant prévus pour alimenter ladite antenne auxiliaire avec une atténuation et un déphasage par rapport à l'alimentation de l'antenne principale tels que le diagramme de rayonnement résultant de ladite antenne à fentes présente un trou dans une direction prédéterminée, ladite antenne à fentes étant caractérisée en ce que ladite antenne auxiliaire est constituée par au moins un guide à fentes (30, 30') semblable aux guides (10) de l'antenne principale (1) et en ce que la loi d'alternance d'inclinaison des fentes n'est pas respectée pour les deux fentes centrales (32, 33) de part et d'autre de l'axe de symétrie (XX') de l'antenne qui sont parallèles, de manière que ladite antenne auxiliaire ait un diagramme de rayonnement à symétrie impaire dont le niveau, en dehors du lobe principal de l'antenne, est toujours supérieur aux lobes secondaires de l'antenne principale. 2. Antenne selon la revendication 1 dans laquelle, d'un guide au suivant de l'antenne principale, il y a un décalage d'un pas des réseaux de fentes, caractérisée en ce que ladite antenne auxiliaire comprend un nombre pair de guides à fentes (30, 30') présentant le même décalage d'un pas d'un guide à l'autre que dans l'antenne principale, les deux fentes centrales (32, 33 ; 32', 33') de chaque guide étant parallèles entre elles. 3. Antenne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque fente est remplacée par un groupe de fentes parallèles, les fentes des deux groupes centraux d'un guide de ladite antenne auxiliaire étant toutes parallèles entre elles.