Brevet FR2880202A1 — publié le 20060630

ANTENNE DE TYPE FILAIRE A TRES FAIBLE VISIBILITE AUX FREQUENCES SUPERIEURES A SA FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT ET ANTENNE COMBINEE RADAR-IFF EN FAISANT APPLICATION La présente invention se rapporte à une antenne à élément rayonnant du type filaire à très faible visibilité dans un champ électromagnétique à fréquence plus élevée que la fréquence de fonctionnement de ladite antenne. Elle se rapporte également à l'application de ladite antenne à la réalisation d'une antenne combinée radar-IFF. Les antennes de radar sont souvent combinées à une antenne liée à un interrogateur d'identification Ami-Ennemi (Identification of Friend or Foe dans la littérature anglo-saxonne, ou IFF en abrégé) fonctionnant à une fréquence basse (par exemple en bande L) tandis que le radar fonctionne à fréquence plus élevée (par exemple en bande X). Ce cas se rencontre en particulier pour les systèmes embarqués où le volume disponible est limité. L'antenne IFF est en général constituée par un réseau de dipôles disposés en avant de l'antenne radar dont ils utilisent une surface réflectrice. Cependant, l'utilisation de dipôles dans le champ de rayonnement de l'antenne radar entraîne des perturbations du rayonnement en raison de la diffraction par les dipôles d'une partie de l'énergie rayonnée. Ceci se traduit par l'apparition de lobes périodiques dans le diagramme de l'antenne radar et par une certaine perte de gain. Un objet de l'invention est donc la réalisation d'une antenne de type filaire ayant des effets perturbateurs les plus réduits possible aux fréquences plus élevées que sa fréquence de fonctionnement, grâce au fait que les éléments filaires de l'antenne sont constitués par des fils en hélice. Selon l'invention, il est prévu une antenne à élément rayonnant du type filaire à très faible visibilité dans un champ électromagnétique à fréquence plus élevée que la fréquence de f onction- nement de ladite antenne, caractérisée en ce que ledit élément filaire est formé par un fil enroulé en hélice dont le pas et le diamètre ainsi que le diamètre du fil sont choisis de manière à diminuer la perturbation introduite sur le champ électromagnétique de fréquence plus élevée dans lequel l'antenne peut se trouver placée et en ce que la longueur dudit élément filaire en hélice est déterminée pour conserver l'adaptation de ladite antenne, à sa fréquence de fonctionnement. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu une antenne combinée radar-IFF comportant une antenne radar proprement dite et une antenne d'interrogateur IFF constituée d'un ou plusieurs dipôles placés à l'avant d'une surface réflectrice faisant partie de l'antenne radar, le radar fonctionnant dans une bande de fréquences plus élevée que la bande de fréquences de fonctionnement de l'interrogateur IFF, caractérisée en ce que le ou lesdits dipôles comprennent chacun deux brins alimentés symétriquement et constitués par des fils enroulés en hélice dont le pas et le diamètre ainsi que le diamètre du fil sont choisis de manière à diminuer la perturbation introduite par lesdits dipôles dans la bande de fréquence du radar et en ce que la longueur de chacun desdits dipôles est déterminé pour conserver l'adaptation de l'antenne IFF, à la fréquence de fonctionnement IFF. La diminution de la diffraction ainsi obtenue conduit à une réduction très importante des lobes secondaires dus à cette diffraction, de l'ordre de 10 dB, et à la suppression de toute influence sur le gain de l'antenne radar. Ainsi, les dipôles de l'antenne IFF deviennent pratiquement invisibles pour l'antenne radar. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où : - la figure 1 représente le schéma d'une antenne combinée radar-IFF connue; - la figure 2 est une vue de face de cette antenne connue; - la figure 3 montre un fil enroulé en hélice permettant de définir les différents paramètres de cette hélice; et - la figure 4 représente le schéma d'une antenne combinée radar-IFF selon l'invention. Comme on l'a déjà mentionné, une antenne IFF est en général composée de plusieurs dipôles fonctionnant en bande L. Ces dipôles sont placés en avant d'une surface réflectrice qui, dans le cas d'une antenne combinée radar-IFF, est constituée par toute antenne réseau plane du radar telle qu'une antenne plate à fentes ou par la surface d'un des réflecteurs constituant cette antenne si elle est du type "optique à réflecteurs". La figure 1 représente en coupe et partiellement une telle antenne combinée connue. Le plan réflecteur 1 est traversé par une ligne d'alimentation 2 pour chaque dipôle, par exemple une ligne coaxiale. Cette ligne alimente de manière symétrique, par exemple par l'intermédiaire d'un balun 3, les brins 4 et 5 du dipôle. Ce balun est par exemple constitué par un tronçon de ligne coaxiale dont le conducteur extérieur est coupé en deux par une fente diamétrale de longueur 4, où X est la longueur d'onde dans l'air de fonctionnement du système IFF, et dont le conducteur intérieur est connecté à une des moitiés du conducteur extérieur. La longueur totale L du dipôle est sensiblement égale à 2 et le dipôle est en général disposé à une distance 4 de la surface réflectrice 1. La figure 2 représente la même antenne combinée vue de face. L'antenne radar 10 comprend la surface réflectrice 1 (figure 1) en avant de laquelle sont placés les dipôles 11 du réseau formant l'antenne IFF. Comme on l'a déjà expliqué, les brins rayonnants des dipôles, placés à l'avant de l'antenne radar, interceptent une partie de l'énergie radar rayonnée et la diffractent. Les énergies dif- fractées partielles se recombinent dans l'espace pour créer un système de lobes secondaires périodiques qui dégradent les performances de l'antenne radar, la présence des dipôles entraînant en outre une perte de gain de l'antenne. Cette perte peut, en fonction du nombre de dipôles utilisés, atteindre des valeurs notables de l'ordre de 0,6 dB. Selon l'invention, pour remédier à ces inconvénients, on prévoit de remplacer les brins de chaque dipôle par des fils en hélice. La figure 3 définit les paramètres d'un tel fil enroulé en hélice, à savoir le pas S et le diamètre D de l'hélice et le diamètre d du fil. La figure 4 représente partiellement une antenne combinée radar- IFF du type de celle de la figure 1, modifiée selon l'invention. On y retrouve un certain nombre d'éléments communs avec la figure 1 qui sont affectés des mêmes numéros de référence. Chaque brin du dipôle est constitué par un fil en hélice 40, 50 disposé dans un manchon diélectrique 41, 51 pour assurer la rigidité mécanique. Les fils pourraient aussi être enroulés sur un mandrin cylindrique diélectrique ou même complètement enrobés dans le diélectrique. Dans le cas d'une antenne radar à polarisation parallèle à la direction des brins des dipôles où le phénomène de diffraction est particulièrement gênant, la diffraction est fonction du pas de l'hélice, du diamètre du fil et à un degré moindre du diamètre de l'hélice et du diamètre et de la constante diélectrique du manchon. Dans le cas d'une antenne radar à polarisation perpendiculaire aux brins, où le phénomène est nettement moins important, la diffraction est surtout fonction du diamètre de l'hélice, du diamètre et de la constante diélectrique du manchon. On obtient une réduction de la diffraction d'autant plus importante que le pas et le diamètre de l'hélice ainsi que le diamètre du fil sont plus faibles. Ces paramètres sont choisis pour être faibles par rapport à la longueur d'onde du radar. Avec les para-mètres couramment réalisables, on obtient une réduction de l'ordre de 10 dB de la diffraction, ce qui rend l'antenne IFF pratiquement invisible en bande X. En bande L, la bande de fonctionnement de l'IFF, il est nécessaire que le fonctionnement des dipôles de l'antenne ne soit pas modifié. Le fait d'utiliser un fil enroulé en hélice introduit une impédance selfique supplémentaire. De même l'utilisation d'un élément diélectrique, manchon ou mandrin, modifie l'impédance. Il faut donc assurer l'adaptation de l'antenne IFF aux circuits de l'interrogateur. Pour retrouver cette adaptation, on joue sur la longueur des brins du dipôle qui ne doivent plus avoir une longueur sensiblement égale à 4 mais une longueur plus faible, fonction surtout du pas de l'hélice. La détermination finale de l'ensemble des valeurs de para-mètres de l'antenne IFF est effectuée expérimentalement. Par exemple, pour l'antenne IFF de la figure 4 en bande L, on obtient l'adaptation pour une longueur globale du dipôle L' de l'ordre de 0,35 X. Il est aisé de modifier convenablement cette longueur, donc la longueur développée de fil, en fonction du pas d'hélice choisi et de la constante diélectrique du manchon, pour conserver l'adaptation. La substitution d'un fil en hélice à un brin rectiligne pour chaque dipôle n'a ainsi pratiquement aucune influence sur les performances de l'antenne IFF. Naturellement, bien que le cas d'une antenne combinée radar-IFF soit particulièrement intéressant, l'invention s'applique dans tous les cas où la présence d'une antenne à fréquence basse peut perturber le fonctionnement de systèmes à fréquence plus élevée. Ceci pourrait par exemple être le cas à bord de bateaux où dans un faible volume cohabitent plusieurs systèmes d'antennes à des fréquences différentes (liaisons VHF, radar de bord, etc. . .). Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention qui est notamment applicable à toute antenne de type filaire autre que des dipôles. REVENDICATIONS 1. Antenne à élément rayonnant du type filaire à très faible visibilité dans un champ électromagnétique à fréquence plus élevée que la fréquence de fonctionnement de ladite antenne, caractérisée en ce que ledit élément filaire est formé par un fil enroulé en hélice dont le pas (S) et le diamètre (D) ainsi que le diamètre (d) du fil sont choisis de manière à diminuer la perturbation introduite sur le champ électromagnétique de fréquence plus élevée dans lequel l'antenne peut se trouver placée et en ce que la longueur dudit élément filaire en hélice est déterminée pour conserver l'adaptation de ladite antenne, à sa fréquence de fonctionnement. 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément filaire hélicoïdal (40, 50) est enroulé à l'intérieur d'un manchon diélectrique (41, 51) assurant la rigidité mécanique et en ce que la longueur dudit élément filaire en hélice est déterminée en fonction des paramètres de l'hélice et de la constante diélectrique et du diamètre du manchon pour conserver l'adaptation de ladite antenne, à sa fréquence de fonctionnement. 3. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément filaire hélicoïdal (40, 50) est enroulé sur un mandrin cylindrique diélectrique assurant la rigidité mécanique et en ce que la longueur dudit élément filaire en hélice est déterminée en fonction des paramètres de l'hélice et de la constante diélectrique et du diamètre du mandrin pour conserver l'adaptation de ladite antenne, à sa fréquence de fonctionnement. 4. Antenne combinée radar-IFF comportant une antenne radar proprement dite (10) et une antenne d'interrogateur IFF constituée d'un ou plusieurs dipôles (11) placés à l'avant d'une surface réflectrice (1) faisant partie de l'antenne radar, le radar fonctionnant dans une bande de fréquences plus élevée que la bande de fréquences de 10 20 fonctionnement de l'interrogateur IFF, caractérisée en ce que le ou lesdits dipôles (11) comprennent chacun deux brins (4, 5) alimentés symétriquement et constitués par des fils (40, 50) enroulés en hélice dont le pas (S) et le diamètre (D) ainsi que le diamètre (d) du fil sont choisis de manière à diminuer la perturbation introduite par lesdits dipôles dans la bande de fréquence du radar et en ce que la longueur (L') de chacun desdits dipôles est déterminée pour conserver l'adaptation de l'antenne IFF, à la fréquence de fonctionnement IFF. 5. Antenne combinée selon la revendication 4, caractérisée en ce que les brins (40, 50) de chaque dipôle sont constitués par un fil enroulé en hélice à l'intérieur d'un manchon diélectrique (41, 51) assurant la rigidité mécanique et en ce que la longueur (L') du dipôle est déterminée en fonction des paramètres de l'hélice et de la constante diélectrique et du diamètre du manchon pour conserver l'adaptation de ladite antenne IFF, à sa fréquence de fonctionnement. 6. Antenne combinée selon la revendication 4, caractérisée en ce que les brins (40, 50) de chaque dipôle sont constitués par un fil enroulé en hélice sur un mandrin cylindrique assurant la rigidité mécanique et en ce que la longueur (L') du dipôle est déterminée en fonction des paramètres de l'hélice et de la constante diélectrique et du diamètre du mandrin pour conserver l'adaptation de ladite antenne IFF, à sa fréquence de fonctionnement. 7. Antenne combinée selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le pas et le diamètre de l'hélice constituant les brins desdits dipôles ainsi que le diamètre du fil utilisé sont choisis faibles vis-à-vis de la longueur d'onde de fonctionnement du radar.