Brevet FR2879358A1 — publié le 20060616

ILLUMINATEUR POUR ANTENNE A BALAYAGE ELECTRONIQUE La présente invention a pour objet un illuminateur susceptible d'émettre une onde hyperfréquence vers un dispositif à balayage électronique, ou de recevoir une onde en provenance de ce dispositif, l'ensemble illuminateur et dispositif formant une antenne à bayalage électronique. Certains types d'antennes à balayage électronique utilisent une source d'énergie hyperfréquence qui éclaire une structure assurant le balayage électronique. Une solution pour réaliser la source, qui soit satisfaisante sur le plan de la qualité du diagramme de rayonnement de l'antenne, est le cornet. Toutefois, celui-ci doit être à une distance suffisante de la structure qu'il éclaire, ce qui conduit à des antennes volumineuses; ceci constitue un inconvénient dans certains types d'applications, telles que celles qui sont destinées à des matériels embarqués. La présente invention a pour objet un illuminateur qui, associé à un dispositif à balayage électronique, donne un ensemble plat et compact. A cet effet, il comporte: - une source primaire du type cornet, émettant une onde hyperfréquence polarisée linéairement selon une direction donnée; - un premier réflecteur plan, semi-transparent, réfléchissant pour l'onde émise par le cornet; - un deuxième réflecteur plan. assurant en outre une rotation de polarisation de l'onde reçue, qui est alors réfléchie vers le premier réflecteur et le traverse sans perturbation. 25 2879358 2 L'onde issue du premier réflecteur est alors appliquée à un dispositif assurant un balayage électronique dans le plan de polarisation de l'onde reçue et dans le plan perpendiculaire. Dans un mode de réalisation préféré, la fonction du premier réflecteur et celle de balayage électronique dans le plan de polarisation sont assurées par une même lentille hyperfréquence. D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à 1 0 titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent: - la figure 1, le schéma d'un premier mode de réalisation d'une antenne à balayage électronique incluant l'Illuminateur selon l'invention - les figures 2a et 2b, un mode de réalisation d'une lentille à balayage électronique susceptible d'être associée à l'Illuminateur selon l'invention - la figure 3, un mode de réalisation d'un dispositif à balayage électronique susceptible d'être associé à 2 0 l'Illuminateur selon l'invention - la figure 4, le schéma d'un deuxième mode de réalisation d'une antenne à balayage électronique incluant l'Illuminateur selon l'invention - la figure 5 le schéma d'une variante de réalisation d'une antenne à balayage électronique incluant l'Illuminateur selon l'invention. Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. La figure 1 représente donc un mode de réalisation d'une antenne à balayage électronique utilisant l'Illuminateur selon l'invention. L'antenne comporte 30 2879358 3 - une source hyperfréquence S. du type cornet, de centre de phase Co situé sur un axe XX, cette source étant susceptible d'émettre ou de recevoir une onde hyperfréquence; - un réflecteur plan R, assurant en outre la rotation de 900 de la polarisation de l'onde qu'il reçoit; ce réflecteur est placé autour du centre de phase Co, perpendiculairement à l'axe XX; - un dispositif à balayage électronique B, disposé parallèlement au réflecteur R, celle de ces faces qui est située vers le réflecteur R étant repérée B0 et étant disposée à une distance d de ce dernier; le dispositif B comporte en outre dans le plan B0 des moyens formant réflecteur serai-transparent; un mode de réalisation de ce dispositif est décrit ci-après en relation avec les figures 2 et 3. L'axe XX constitue l'axe radio-électrique de l'antenne. Le fonctionnement de ce système est décrit ci-après à l'émission, étant entendu qu'il fonctionne de façon analogue à la réception. La source S émet donc vers le réflecteur serai-transparent situé dans le plan B0, appelé ci-après pour simplifier réflecteur B0, une onde polarisée linéairement, par exemple perpendiculairement au plan de la figure. On a représenté à titre d'exemple un rayon repéré 10. Le réflecteur B0 est réalisé de sorte qu'il soit réfléchissant pour le rayonnement provenant de la source S. Il peut être constitué par des conducteurs électriques disposés parallèlement à la polarisation du rayonnement provenant de la source S, c'est-à-dire perpendiculairement au plan de la figure dans notre exemple. Le trajet du rayon réfléchi par le réflecteur B0, repéré 11, est défini par le point Cl. image de Co par rapport au plan B0. Ce rayon il est à nouveau réfléchi par le réflecteur R en direction du réflecteur B0 (rayon 12) selon une direction définie par le point C2, image de C1 par rapport à R, après une rotation de sa polarisation de 90 , ce qui amène cette 15 20 25 35 2879358 4 dernière à être dans le plan de la figure (rayon 12). Le réflecteur-rotateur de polarisation R est réalisé par tout moyen connu; il peut l'être par exemple par une nappe de fils conducteurs parallèles, inclinés à 45 par rapport à la polarisation de l'onde incidente, et un plan conducteur formant court-circuit disposé à une distance de la nappe de fils de l'ordre du quart de la longueur d'onde de fonctionnement de l'antenne. Le rayon 12 est alors transmis par le réflecteur semi-transparent B0 au dispositif à bayalage électronique B, qui refocalise et défléchit simultanément le faisceau, de façon classique. Il apparaît ainsi que le dispositif à balayage électronique B est éclairé par une onde sphérique, le rayon (D) de la sphère étant égal à trois fois la distance (d) séparant le cornet du dispositif B. L'illuminateur selon l'invention, en combinaison avec un dispositif à balayage électronique, permet donc d'utiliser des composants (R, B, Bo) plats et de diviser la distance nécessaire entre source et dispositif par trois et donc d'obtenir un ensemble très compact. La figure 2a représente un mode de réalisation d'une lentille hyperfréquence utilisée dans le dispositif B de la figure précédente, vue schématiquement dans le plan du champ électrique E et telle que décrite dans le brevet français publié sous le n 2 469 808 au nom de la Société d'Etude du Radant. Cette lentille est constituée par une pluralité de déphaseurs disposés selon un axe OZ parallèle au champ E, cinq déphaseurs ayant été représentés sur la figure et repérés D1.... D5. Chacun des déphaseurs est constitué par une pluralité de panneaux P, disposés parallèlement les uns aux autres selon un axe OX, normal au précédent, parallèle à l'axe radioélectrique XX de la figure 1. A titre d'exemple. chacun des déphaseurs comporte quatre panneaux. Les panneaux sont 10 2879358 5 disposés entre des plaques métalliques 7 qui sont parallèles au plan XOY, normal à l'axe OZ. La figure 2b représente un mode de réalisation d'un panneau P, tel que décrit dans le brevet précité. Le panneau P est constitué par un support diélectrique 1 sur lequel sont disposés des fils 2 parallèles entre eux et au vecteur champ électrique E de l'onde incidente; chacun des fils 2 porte des diodes 3; dans l'exemple de la figure, chacun des fils 2 porte deux diodes, les diodes étant connectées dans le même sens. Les fils à diodes 2 sont réunis par des conducteurs 5 qui leur sont sensiblement perpendiculaires, qui sont utilisés pour la commande de l'état passant ou bloqué des diodes. Cette commande permet de faire varier le déphasage conféré à Fonde incidente. Les panneaux P étant commandés indépendamment l'un de l'autre, il apparaît que le déphasage qu'ils confèrent à l'onde qui les traverse peut être différent d'un panneau à l'autre. En accolant une pluralité de panneaux les uns derrière les autres sur le trajet de l'onde hyperfréquence (selon OX) , on obtient ainsi un déphaseur conférant à une onde incidente un déphasage pouvant aller de 0 à 360 , par incréments liés au nombre de panneaux accolés dans un déphaseur. L'empilement d'une pluralité de tels déphaseurs permet de réaliser un balayage électronique dans un plan parallèle au champ électrique E: on a représenté sur la figure 2a, à titre d'exemple, une onde incidente se propageant selon la direction OX (flèche 20), avec la polarisation E, défléchie par la lentille d'un angle 0 (flèche 21). Par ailleurs, Il apparaît que lorsque le champ électrique E de l'onde incidente est non plus comme représenté sur la figure parallèle à OZ, mais parallèle à OY, c'est-à-dire parallèle aux plaques métalliques 7, celles-ci constituent des conducteurs parallèles à la polarisation de l'onde incidente et, par suite, forment en outre le réflecteur sematransparent B0, 10 15 3C 2879358 6 à condition que leur pas soit convenable, c est-à-dire inférieur à la demi-longueur d'onde de l'onde incidente La figure 3 représente un mode de réalisation du dispositif B de la figure 1, assurant le balayage électronique ainsi que la focalisation de l'onde hyperfréquence émise dans deux plans perpendiculaires. Sur cette figure, on retrouve la source S émettant l'onde hyperfréquence dont le vecteur champ électrique E est parallèle à l'axe OY, une première lenti -e hyperfréquence, repérée L1, constituée par exemple comme représenté sur les figures 2 et suivie, dans la direction OX de propagation de l'énergie, par des moyens de rotation de polarisation, souvent appelés grille et repérés G, et une deuxième lentille hyperfréquence L2, disposées sensiblement parallèlement à la lentille L1. La lentille L1 comporte par exempta huit déphaseurs, repérés D1.... D8, empilés selon la direction OZ et recouverts d'un matériau diélectrique 70. Je réflecteur plan serai transparent B0 est constitué de l'ensemble des plaques 7, comme décrit précédement figure 2. La grille G assure la rotation de la polarisation de l'onde incidente d'un angle de 90 . La deuxième lentille L2 a pour fo_ction d'assurer le balayage électronique dans un plan perpendiculaire à celui dans lequel agit la lentille L1. Elle est de préf rence réalisée de façon analogue à la lentille L1 mais tourtee (dans le plan YOZ) de 90 par rapport à cette dernière. de sorte que ses plaques 7 soient perpendiculaires au champ:ectrique de l'onde issue de la grille G. La figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'une antenne à balayage électronique incluant l'Illuminateur selon l'invention. 2879358 7 Sur cette figure, on retrouve la source S et le réflecteur R assurant en outre une rotation de la polarisation de l'onde incidente. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de balayage électronique, maintenant repéré B1, ne comporte pas de moyens intégrés formant réflecteur serai-transparent; il est donc précédé, du côté de la source S, par un réflecteur serai-transparent R1 indépendant, par exemple constitué par un réseau de fils parallèles à la polarisation de l'onde émise par la source S. Le fonctionnement de ce dispositif est identique à ce qui est décrit pour la figure 1. La figure 5 représente schématiquement une variante de réalisation d'une antenne à balayage électronique incluant l'illuminateur selon l'invention. Sur cette figure, on retrouve la source S, le réflecteur R et par exemple le dispositif à balayage électronique B comportant des moyens réfléchissant intégrés, comme représenté figure 1. Le système de la figure 5 comporte en outre, disposé devant le dispositif B du côté de la source S, un panneau atténuateur A. Ce panneau a pour fonction d'absorber le rayonnement venant frapper le dispositif B dans tout l'espace extérieur au cône 13 d'éclairage de la source S. Il est constitué par exemple de fils résistifs en carbone disposés parallèlement les uns aux autres et à une distance du dispositif B de l'ordre du quart de la longueur d'onde de fonctionnement du système. De la sorte, l'éclairage parasite hors du cône 13 (mécanisme connu sous le nom anglo-saxon de,t spin over"), ainsi que les ondes dont la polarisation est normale à la polarisation de l'onde utile, sont absorbées par le panneau atténuateur A. De même, tout rayonnement issu de réflexions parasites sur le 20 25 dispositif B est absorbé, après réflexion sur le réflecteur R, par le panneau A, hors du cône utile 13. Pour parfaire ce mécanisme, le réflecteur Bo peut être légèrement déformé au niveau l'axe XX. ainsi qu'il est connu, pour éviter toute réflexion vers la source S. En outre, le réflecteur R peut être déformé autour de ia source S selon une courbe complémentaire de la déformation au réflecteur Bo, pour corriger les déformations du faisceau hyperfréquence introduites par la déformation du réflecteur R. 2 0 J 3C 9 REVENDICATIONS 1. Illuminateur formant, en combinaison avec un dispositif de balayage électronique, une antenne à balayage électronique, l'Illuminateur comportant - une source primaire (S) du type cornet, émettant une onde hyperfréquence polarisée linéairement selon une premiere direction - un premier réflecteur (B0, R1) plan, serai- transparent, réfléchissant pour l'onde émise par la source; - un deuxième réflecteur (R), assurant en outre une rotation de la polarisation de l'onde réfléchie par le premier réflecteur, l'onde issue du deuxième réflecteur étant alors réfléchie vers le premier réflecteur et le traversant pour être appliquée au dispositif de balayage électronique, effectuant un balayage dans le plan de polarisation de l'onde reçue et dans le plan normal à ce dernier. 2. Illuminateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, disposé devant le premier réflecteur (Bo), du côté de la source (S), un panneau (A) absorbant l'énergie hyperfréquence en dehors du cône (13) d'éclairage de la source. 3. Antenne à balayage électronique mettant en oeuvre un illuminateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le dispositif de balayage électronique (B) comporte une première lentille hyperfréquence (L1) assurant un balayage électronique dans le plan de polarisation de l'onde reçue, des moyens (G) de rotation de 90 de la polarisation de l'onde issue de la première lentille et une deuxième lentille hyperfréquence (L2) assurant un balayage électronique dans le plan de polarisation de l'onde issue des moyens de rotation de polarisation 2879358 10 4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le premier réflecteur (Bo) et la première lentille (L1) sont intégrés dans le même dispositif.