Brevet FR2843833A1 — publié le 20040227

i L'invention concerne les antennes réseau du type guide d'onde radial à fentes linéaires connues sous le nom de RLSA (Radial Line Slot Antenna) qui sont destinées à être plus particulièrement utilisées dans les systèmes de communication par satellite. Dans ces systèmes de communication, l'émission 5 vers le satellite et la réception depuis le satellite se font respectivement sur deux polarisations orthogonales (circulaires ou linéaires) bien que les bandes de fréquence à l'émission et à la réception soient généralement distinctes. Ce découplage entre les deux voies montante et descendante du système de communication est d'autant meilleur que l'isolation entre les deux polarisations l0 orthogonales est bonne dans l'antenne réseau. On a une approche identique de double polarisations orthogonales dans les systèmes de communication terrestre sans fil connus sous le nom de LMDS (Local Multi point Distribution System) fonctionnant dans bandes millimétriques 40 GHz. On connaît du document de F.J. Boebels & K.C. Kelly intitulé " Arbitrary 15 Polarization from annular Slot Planar Antennas " paru dans " IRE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION ", de juillet 1961, pages 342349, une antenne réseau du type RLSA qui a une structure d'alimentation permettant d'exciter l'antenne selon deux polarisations linéaires orthogonales. La structure d'alimentation de cette antenne est constituée de 2o deux cavités radiales disposées l'une au-dessus de l'autre à l'intérieur de l'antenne, chaque cavité étant excitée par un guide d'onde circulaire disposé au centre d'une des deux faces de l'antenne. Les deux accès de la structure d'alimentation sont ainsi disposés de part et d'autre de l'antenne ce qui a pour effet de créer des zones de masquage et de perturbation à l'avant de l'antenne 25 et donc de pénaliser les caractéristiques de rayonnement de celle-ci. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient et à cet effet une antenne réseau du type RLSA en forme de guide d'onde radial selon l'invention est caractérisée en ce que la structure d'alimentation, essentiellement disposée à l'arrière de l'antenne, consiste en un guide d'onde circulaire disposé au centre 30 du guide d'onde radial et couplé à celui-ci par deux fentes circulaires pour l'excitation de l'antenne selon une première polarisation linéaire et en un guide d'onde coaxial entourant le guide d'onde circulaire et couplé au guide d'onde radial par des fentes radiales, le guide d'onde coaxial étant excité par un guide d'onde en forme d'anneau disposé coaxialement à la périphérie extérieure du 5 guide d'onde coaxial et couplé à celui-ci par des fentes réparties sur la périphérie intérieure de l'anneau pour l'excitation de l'antenne selon une seconde polarisation linéaire orthogonale à la première polarisation linéaire. Selon des particularités de l'antenne réseau selon l'invention: - la première polarisation linéaire est excitée par l'intermédiaire d'un premier guide d'onde rectangulaire d'entrée propageant le mode fondamental TE01, orienté selon une direction axiale de l'antenne, dans le guide d'onde circulaire; - la seconde polarisation linéaire est excitée par l'intermédiaire d'un second guide d'onde rectangulaire d'entrée propageant le mode fondamental TE01, orienté selon une direction perpendiculaire à la direction axiale de l'antenne, dans le 15 guide d'onde en forme d'anneau; - les deux guides d'onde rectangulaires d'entrée sont disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre; - les deux guides d'onde rectangulaires d'entrée sont disposés l'un en dessous de l'autre. Avec cette construction de la structure d'alimentation de l'antenne, le premier guide d'onde rectangulaire peut être au-dessus ou en dessous du second guide d'onde rectangulaire et on peut envisager différentes typologies pour la disposition des cartes électroniques d'émission/réception des signaux hyperfréquences. Par ailleurs, la construction de la structure d'alimentation à 25 base de guides d'onde imbriqués est relativement simple à réaliser. Un exemple de réalisation d'une antenne réseau RLSA selon l'invention est décrit ci-après et illustré sur les dessins. La figure 1 montre l'antenne réseau avec une structure d'alimentation selon l'invention, I'ensemble étant vu en coupe axiale de l'antenne. La figure 2 est une vue partielle en perspective selon une coupe axiale de l'antenne. Sur la figure 1, I'antenne réseau du type RLSA comprend deux plaques conductrices circulaires coaxiales 1,2 qui peuvenet être séparées l'une de l'autre 5 par un matériau diélectrique pour former un guide d'onde radial 3. Sur la figure 2, on voit la face avant 1 de l'antenne qui comporte un réseau de fentes discrètes rayonnantes F disposées en cercles concentriques. Il est évident pour l'homme de l'art que les fentes rayonnantes peuvent avoir une autre disposition. La structure d'alimentation de l'antenne réseau 3 est essentiellement disposée o du côté de la face arrière 2 de l'antenne de sorte que sa face avant n'est pas masquée par un élément perturbant son diagramme de rayonnement. La structure d'alimentation est conçue pour exciter de façon simultanée en émission et/ou en réception les deux modes E11 et H1l1 par l'intermédiaire d'une paire de guides d'onde rectangulaires d'entrée 4,5 placés à l'arrière de l'antenne 15 et qui s'étendent dans l'exemple illustré perpendiculairement à l'axe central A de l'antenne. Ces deux guides d'onde d'entrée 4,5 peuvent être disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre et l'un en dessous de l'autre pour constituer deux accès d'excitation indépendants. Toutefois d'autres dispositions peuvent être adoptées sans sortir du cadre de l'invention. Pour exciter le premier mode El1, le premier guide d'onde d'entrée 4 est couplé au guide d'onde radial 3 par l'intermédiaire d'un guide d'onde circulaire 6 qui est placé au centre de la face arrière 2 de l'antenne. Le guide d'onde d'entrée 4 est alimenté par son mode fondamental TE01 dont le champ électrique qui est représenté par une flèche sur la figure 1 est parallèle à la direction A. Le guide 25 d'onde circulaire 6 propage le mode TM01 vers le guide d'onde radial 3 par l'intermédiaire de deux fentes circulaires de couplage 7,8 espacées l'une de l'autre à l'intérieur du guide d'onde radial 3 selon l'axe A d'une demi-longueur de l'onde guidée selon le mode TM01. Pour exciter le second mode H11, le second guide d'onde d'entrée 5 est couplé 30 au guide d'onde radial 3 par l'intermédiaire d'un guide d'onde en forme d'anneau 9 couplé lui-même à un guide d'onde coaxial 10 entourant le guide d'onde circulaire 6, ce guide d'onde coaxial étant couplé au guide d'onde radial 3. Le guide d'onde en forme d'anneau 9 est disposé coaxialement sur la périphérie extérieure du guide d'onde coaxial 10. Le guide d'onde d'entrée 5 est alimenté 5 par son mode fondamental TE01 dont le champ électrique qui est représenté par une flèche sur la figure 1 (perpendiculaire au plan de la feuille) est perpendiculaire à la direction A. Le mode TE01 est propagé par le guide d'onde en forme d'anneau 9 vers le guide d'onde coaxial 10 par des fentes linéaires de couplage 11 réparties sur la périphérie intérieure de l'anneau tandis que le guide o d'onde coaxial 10 est couplé au guide d'onde radial 3 par des fentes radiales de couplage 12 disposées en éventail sur la face arrière 2 de l'antenne autour du guide d'onde circulaire 6. La circonférence moyenne du guide d'onde en forme d'anneau 9 est un multiple de la longueur d'onde guidée selon le mode TE01. Dans l'exemple illustré, la cavité coaxiale 10 est couplée par douze fentes 15 radiales 12 au guide d'onde radial 3 et la circonférence moyenne intérieure du guide d'onde 9 est égale à 12 fois la longueur d'onde guidée selon le mode TE01. Bien entendu la dimension des fentes de couplage 11 et 12 ainsi que leur répartition doivent être ajustées pour obtenir les performances souhaitées de 20 l'antenne en terme de bande passante, de rendement et d'adaptation. Cette structure d'alimentation permet donc, depuis la face arrière de l'antenne, d'exciter celle-ci selon deux polarisations linéaires orthogonales tout en évitant la présence de zones de masquage et de perturbations à l'avant de l'antenne. REVENDICATIONS 1/ Antenne réseau du type RLSA en forme de guide d'onde radial (3) et ayant une structure d'alimentation permettant une excitation simultanée de 5 I'antenne selon deux polarisations linéaires orthogonales, caractérisée en ce que la structure d'alimentation, essentiellement disposée à l'arrière de l'antenne, consiste en un guide d'onde circulaire (6) disposé au centre du guide d'onde radial et couplé à celui-ci par deux fentes circulaires (7,8) pour l'excitation de l'antenne selon une première polarisation linéaire et en un guide d'onde coaxial o10 (10) entourant le guide d'onde circulaire (6) et couplé au guide d'onde radial (3) par des fentes radiales (12), le guide d'onde coaxial (10) étant excité par un guide d'onde en forme d'anneau (9) disposé coaxialement à la périphérie extérieure du guide d'onde coaxial et couplé à celui-ci par des fentes (11) réparties sur la périphérie intérieure de l'anneau pour l'excitation de l'antenne 15 selon une seconde polarisation linéaire orthogonale à la première polarisation linéaire. 2/ Antenne selon la revendication 1, dans laquelle la première polarisation linéaire est excitée par l'intermédiaire d'un premier guide d'onde rectangulaire 20 d'entrée (4) propageant le mode fondamental TE01, orienté selon une direction axiale de l'antenne, dans le guide d'onde circulaire (6). 3/ Antenne selon la revendication 1, dans laquelle la seconde polarisation linéaire est excitée par l'intermédiaire d'un second guide d'onde rectangulaire 25 d'entrée (5) propageant le mode fondamental TE01, orienté selon une direction perpendiculaire à la direction axiale de l'antenne, dans le guide d'onde en forme d'anneau (9). 4/ Antenne selon les revendications 2 et 3, dans laquelle les deux guides d'onde rectangulaires d'entrée (4,5) sont disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre. 5/ Antenne selon la revendication 4, dans laquelle les deux guides d'onde rectangulaires d'entrée (4,5) sont disposés l'un en dessous de l'autre.