Brevet FR2779873A1 — publié le 19991217

La présente invention se rapporte à une antenne à balayage électronique à polarisation variable. Des antennes à balayage électronique sont actuellement utilisées dans divers domaines tels que les radars, les télécommunications, la radiométrie, etc.... De telles antennes exploitent généralement une polarisation fixe, même si elle est quelconque. On connaît des antennes à balayage électronique dont on peut modifier l'orientation de la polarisation linéaire, mais leur domaine d'application ne dépasse pas la bande Ka (c'est- à-dire 35 GHz). Par ailleurs, on connaît des antennes à balayage électronique pouvant exploiter simultanément deux polarisations linéaires orthogonales, mais ces polarisations sont fixes. Or, pour élargir le domaine d'application des antennes à balayage électronique et pour en améliorer les performances, il serait souhaitable qu'une même antenne exploite aussi bien des polarisations linéaires que des polarisations circulaires, ce que ne permettent pas les antennes connues. La présente invention a pour objet une antenne à balayage électronique qui puisse exploiter, de façon simple et peu onéreuse, plusieurs polarisations différentes, linéaires et circulaires, I'orientation des polarisations linéaires pouvant être variable. L'antenne à balayage électronique conforme à l'invention est du type à deux sous-ensembles rayonnants pouvant émettre selon deux polarisations rectilignes orthogonales et reliée par des circuits de commande à des circuits d'émission et/ou de réception, et elle est caractérisée en ce que les circuits de commande sont à deux voies identiques séparées, affectées chacune à la commande d'un sous-ensemble, chacune de ces deux voies envoyant au sous-ensemble correspondant le même signal avec la même loi de répartition spatiale de phase, la différence de phase relative de ces deux signaux étant constante pendant la durée de traitement assignée par le système utilisateur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un bloc-diagramme d'une antenne à balayage électronique conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle du réseau de fentes rayonnantes formé par les deux sous-réseaux de la figure 1, et - les figures 3A et 3B se rapportent à une variante de réalisation des réseaux de l'antenne de l'invention, à partir de réseaux de dipôles, la figure 3A étant une vue partielle d'un réseau de dipôles, et la figure 3B étant une vue détaillée d'un groupe élémentaire de deux dipôles, montrant les connexions respectives des deux dipôles. Le terme " antenne " employé dans la présente demande se rapporte non seulement aux éléments rayonnants mais aussi aux circuits disposés en amont de ces éléments rayonnants et généralement intégrés à leur structure mécanique. Ces circuits comportent essentiellement des déphaseurs permettant d'obtenir le balayage électronique du faisceau rayonné par l'antenne. L'invention est décrite ci-dessous en référence à une antenne à balayage électronique de radar, du type comportant deux sous-réseaux mutuellement imbriqués de fentes de directions orthogonales, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à cette seule application, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour différents types d'antennes, qu'elles soient à réflexion ou à transmission, et quel que soit le type des éléments rayonnants (fentes, cornets, dipôles,...), à condition que les éléments rayonnants puissent traiter deux polarisations différentes et que les circuits de commande correspondants soient séparables. L'antenne I schématiquement représentée sur le dessin comporte essentiellement un aérien 2 se composant de deux sous-réseaux identiques 3, 4 de fentes rayonnantes, et d'un dispositif 5 de commandes de phases. Ce dispositif 5, connu en soi, reçoit des signaux 5A de commande d'orientation de faisceaux et 5B de commande de polarisation, produits par le calculateur du radar. Bien que sur le dessin les deux sous- réseaux 3, 4 soient représentés séparés, ils sont en fait mutuellement imbriqués. On a représenté en figure 2 un exemple simplifié d'une telle imbrication. Ces deux sous-réseaux sont reliés aux circuits 6 d'émission et de réception du radar (non représentés en détail) par les deux voies distinctes 7, 8 de transmission. On a représenté en figure 3A une variante de réalisation de l'antenne 1, à partir de dipôles. Les connexions des deux dipôles d'un groupe élémentaires ont été schématisées en figure 3B. L'orientation du faisceau de l'aérien 3 est définie, de façon connue en soi, par la phase des signaux appliqués à l'ensemble des fentes des deux sous-réseaux 3 et 4. Les ondes émises par les fentes de ces deux sousréseaux sont polarisées linéairement, celles dues aux fentes du sousréseau 3 étant polarisées orthogonalement par rapport à celles dues aux fentes du sous-réseau 4. Selon l'invention, les signaux envoyés par les voies 7 et 8 aux sousréseaux 3 et 4 suivent la même loi de répartition spatiale de phase (commandant la direction du faisceau émis), avec une différence de phase constante pendant la durée de traitement minimale des signaux reçus par l'antenne, c'est-à-dire pendant au moins un laps de temps suffisant pour détecter une cible. Toutefois, ce déphasage peut varier au bout d'un ou plusieurs de ces laps de temps de traitement, ce qui permet de réaliser une diversité de polarisation. Ainsi, si, par exemple, les deux sous-réseaux sont commandés avec un déphasage nul ou de 180 , la polarisation du faisceau émis est linéaire, verticale, horizontale, ou même inclinée d'un angle quelconque par rapport à la verticale, selon l'orientation des fentes autour d'un axe horizontal. Si le déphasage entre les signaux des voies 7 et 8 est de + 90 , la polarisation du faisceau émis est circulaire, droite ou gauche selon le signe de ce déphasage. Selon une variante de l'invention, au lieu de combiner les deux polarisations linéaires des sous-réseaux 3 et 4, on peut émettre deux faisceaux distincts à polarisations linéaires différentes en déphasant les signaux des voies 7 et 8, indépendamment de l'autre voie pour chacune de ces deux voies, d'une valeur différente des valeurs citées ci-dessus. Parmi les applications possibles de l'invention, on peut citer celles tirant parti de la diversité de polarisation pour des contre-contremesures de radars, afin de mieux analyser des cibles en commutant des polarisations différentes, de façon périodique ou aléatoire. De plus, les polarisations peuvent être différentes en émission et en réception. La diversité de polarisation peut également être mise en oeuvre pour atténuer des échos dus à la pluie en choisissant momentanément une polarisation circulaire, pour les renforcer (par commutation des polarisations circulaires entre émission et réception) aux fins d'études météorologiques. On peut aussi chercher la désadaptation maximale entre l'antenne et un brouilleur incident. Le dispositif de l'invention peut également constituer le miroir polariseur plan d'une antenne Cassegrain inversée, telle que décrite par exemple par L. THOUREL dans son ouvrage " Les antennes ", aux Editions Dunod, pages 290-291 et figures 10.30, 10.31. Cette combinaison assure ainsi à la fois la rotation de polarisation et le balayage angulaire de I'antenne. Il suffit pour cela d'éclairer le réseau par une onde de polarisation rectiligne inclinée à 45 sur les deux réseaux de fentes et d'appliquer, à l'un des réseaux la loi spatiale de phase assurant la déviation souhaitée, et à l'autre réseau la même loi décalée de 180 . REVENDICATIONS 1. Antenne (2) à balayage électronique à polarisation variable, du type à deux sous-ensembles rayonnants (3, 4) pouvant émettre selon des polarisations différentes et reliée par des circuits de commande (5) à des circuits d'émission et/ou de réception (6), caractérisée en ce que les circuits de commande sont à deux voies identiques séparées (7, 8), affectées chacune à la commande d'un sous-ensemble (3, 4) d'éléments rayonnants, chacune de ces deux voies envoyant au sous-ensemble correspondant le même signal avec la même loi de répartition spatiale de phase, la différence de phase relative de ces deux signaux étant constante pendant au moins la durée de traitement assignée par le système utilisateur. 2. Antenne selon la revendication 1, fonctionnant en émission et en réception, caractérisée en ce que la polarisation d'émission de l'antenne est différente de sa polarité de réception. 3. Antenne selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que la différence de phase relative des deux signaux varie au cours du temps. 4. Antenne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les polarisations des deux sous-ensembles sont rectilignes et orthogonales entre elles. 5. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle constitue le miroir polariseur plan d'une antenne Cassegrain inversée. 6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les deux sous-ensembles reçoivent des signaux ayant un déphasage quelconque et que les deux faisceaux résultants sont dirigés dans des directions différentes.