Brevet FR2917835A1 — publié le 20081226

DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE DES DEUX POLARISATIONS D'UN CHAMP ELECTROMAGNETIQUE PRODUIT PAR UNE SOURCE, NOTAMMENT UNE ANTENNE La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mesure des deux polarisations d'un champ électromagnétique produit par une source, notamment par une antenne. Les mesures électromagnétiques dites champ proche est une technique largement employée pour la détermination des caractéristiques de rayonnement d'antennes de radar car elle présente des avantages sur d'autres solutions telle que la mesure par champ lointain ou la mesure par onde plane de focalisation. En effet : étant pratiquée à l'intérieur d'une chambre anéchoïde faradisée, elle bénéficie d'une très bonne immunité aux perturbations électromagnétiques, climatiques et thermiques ; étant pratiquée au sol, sa mise en oeuvre est grandement facilitée 15 pour les antennes dépassant plusieurs tonnes ; elle permet de laisser l'antenne sous test immobile durant la mesure ; elle est particulièrement bien adaptée pour les mesures effectuées sur des antennes à formation de faisceaux par le calcul (FFC). Cependant, la technique de mesure en zone proche suppose que la sonde 20 de mesure évolue à une distance proche de l'antenne, typiquement de l'ordre de 3 à 4 longueurs d'onde, ce qui a pour conséquence de favoriser les phénomènes de réflexions multiples entre la sonde et l'antenne. Ces réflexions sont responsables de la dégradation de la précision de mesures. Cela est particulièrement vrai dans le cas des sondes à bi-polarisation ou 25 bien dans le cas des systèmes à deux sondes destinées à la mesure des deux composantes de polarisation durant le même balayage mécanique des sondes devant l'ouverture de l'antenne. Plusieurs solutions sont connues pour limiter ces phénomènes de réflexion. Dans le cas d'une mesure d'une seule polarisation, on tapisse le pourtour de 30 la sonde avec du matériau absorbant le rayonnement hyperfréquence pour réduire sa surface équivalente radar (SER). Cette solution est particulièrement efficace quand la sonde est constituée d'un guide ouvert aux parois fines. Elle est peu efficace en revanche pour les sondes à bi-polarisation ou les systèmes à deux sondes car la SER des sondes est difficile à diminuer en polarisation croisée. Dans le cas d'une mesure à une seule polarisation, on fait deux relevés, l'un dans un plan situé à une distance D de l'ordre de 3 à 4 2 ,, 2 étant la longueur d'onde, l'autre relevé étant effectué dans un plan parallèle décalé de ?J4 de manière à annuler les composantes réfléchies par sommation des deux cartographies du champ dans ces deux plans. Cependant on double le temps de mesure, ce qui est gênant pour les antennes de grande surface pour lesquelles un relevé peut demander plusieurs heures, la durée étant proportionnelle à la surface à couvrir. Toujours dans le cas d'une mesure à une seule polarisation, une autre solution consiste à coiffer la sonde d'un radôme en matériau à perte offrant une atténuation A en transmission et affectant au niveau du signal correspondant au trajet direct l'atténuation A et aux signaux correspondant aux réflexions multiples l'atténuation 2A. On obtient alors un contraste d'une quantité A entre les deux signaux. Néanmoins, à rapport signal sur bruit égal, une telle solution exige d'augmenter le niveau initial du signal ou bien de disposer d'un récepteur plus performant. Dans le cas d'une mesure bi-polarisation, une autre solution consiste à faire deux relevés, l'un en polarisation nominale et l'autre dans la polarisation croisée. Cependant on double alors le temps par rapport à un relevé bipolarisation normal. On peut même être conduit, si la SER de la sonde n'est pas satisfaisante, à faire 4 relevés mono-polarisation, deux relevés en polarisation nominale aux distances D et D+)J4 et deux relevés en polarisation croisée à D et D+2J4. Cela induit notamment un surcoût de mesure non négligeable et un allongement important des délais de mise livraison des antennes. Toujours dans le cas d'une mesure bi-polarisation, une autre solution connue consiste à utiliser une sonde bi-polarisation comportant un capteur unique adapté aux deux polarisations et prolongé par un guide d'onde doté d'un extracteur de mode capable de séparer les deux polarisations. La SER reste néanmoins toujours difficile à réduire à un niveau acceptable. Un but de l'invention est notamment de palier les inconvénients précités. A 35 cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure des deux polarisations d'un champ électromagnétique produit par une source comportant une première sonde mesurant une première polarisation et une deuxième sonde mesurant la deuxième polarisation placées en regard de la source, les sondes effectuant leurs mesures successivement, ledit dispositif comporte au moins un obturateur masquant à la source une sonde (2) lorsque l'autre sonde effectue une mesure. L'obturateur est par exemple formé d'un matériau absorbant les ondes électromagnétiques. Dans un mode de réalisation possible, le dispositif comporte au moins un 10 moteur entraînant en rotation l'obturateur masquant tour à tour la première et la deuxième sonde. L'obturateur est par exemple solidaire mécaniquement d'un axe placé entre les deux sondes et entraîné en rotation par le moteur. Dans un autre mode de réalisation possible, l'obturateur est formé de deux 15 parties entraînées en rotation, les deux parties ayant des mouvements de rotation homothétiques, les parties étant disposées de telle sorte que lorsqu'une sonde est masquée par l'une, l'autre sonde n'est pas masquée par l'autre partie. Chaque partie est, par exemple, liée mécaniquement à un axe entraîné en 20 rotation par un moteur, les sondes étant disposées entre les axes. Les parties ont, par exemple, la forme de demi-disques. Le dispositif comporte, par exemple, un commutateur hyperfréquence recevant sur une entrée le signal issu de la première sonde et recevant sur une autre entrée le signal issu de la deuxième sonde, ledit commutateur 25 commutant une entrée sur sa sortie lorsque la sonde correspondante n'est pas masquée. L'invention a également pour objet un procédé de mesure des deux polarisations d'un champ électromagnétique produit par une source, ledit 30 procédé utilisant une première sonde pour mesurer une première polarisation et une deuxième sonde pour mesurer la deuxième polarisation placées en regard de la source, où : les sondes effectuent leurs mesures successivement, - on utilise au moins un obturateur (3, 31, 32) pour masquer à la source 35 une sonde (2) lorsque l'autre sonde (1) effectue une mesure. L'obturateur est, par exemple, en matériau absorbant les ondes électromagnétiques. La source peut être avantageusement une antenne, notamment de radar. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : les figures la et 1 b, un premier exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; la figure 2, une illustration des phases de mesure et de masquage des 10 sondes dans un dispositif selon l'invention ; les figures 3a et 3b, un autre exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Les figures 1 a et 1 b illustrent donc un premier exemple de réalisation d'un 15 dispositif selon l'invention, la figure la présentant une vue de dessus et la figure 1 b présentant une vue de face suivant F. Le dispositif effectue des mesures de champ électromagnétique produit par une source 10. Cette source peut avantageusement être une antenne radar, dans le cas par exemple de tests de fonctionnement avant livraison ou en cours de 20 maintenance. Par la suite on considéra à titre d'exemple une antenne. Le dispositif comporte deux sondes 1, 2. Une première sonde 1 effectue des mesures du champ selon une première polarisation, par exemple la polarisation horizontale, la deuxième sonde 2 effectue des mesures du champ selon une deuxième polarisation, par exemple perpendiculaire à la 25 précédente, c'est-à-dire la polarisation croisée. Pour bénéficier du gain de temps apporté par les relevés de mesures bi-polarisation tout en conservant une bonne furtivité des sondes, le dispositif selon l'invention comporte un obturateur 3 qui masque une sonde 1 à l'antenne 10 lors de mesures effectuées par l'autre sonde 2, l'obturateur venant ainsi s'interposer tour à 30 tour devant chacune des sondes. L'obturateur 3 est, par exemple, formé d'un matériau absorbant les ondes électromagnétiques. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 a et 1 b, l'obturateur 3 est par exemple formé d'un panneau absorbant solidaire mécaniquement d'un axe 4, matérialisé par exemple une tige, préférence en matériau diélectrique. 35 L'axe 4 est entraîné en rotation par un moteur 5, entraînant ainsi le panneau en rotation 11 autour de cet axe 4. Un contrepoids 18 est par exemple fixé au panneau 3, ce contrepoids étant opposé au centre gravité du panneau par rapport à l'axe 4. L'axe 4 est, par exemple, placé entre les deux sondes 1, 2 pour que le 5 panneau masque successivement l'une et l'autre sonde lors de son mouvement de rotation continue. Le moteur est commandé par un dispositif de commande 6 via une liaison 12. Plus particulièrement ce dispositif commande le démarrage et l'arrêt du moteur ainsi notamment que sa vitesse de rotation communiquée à l'axe 4, 10 solidaire mécaniquement du moteur, et donc au panneau 3. Le dispositif de commande 6 commande de plus un commutateur hyperfréquence 7. Ce commutateur comporte au moins deux entrées, une première entrée étant connectée à un guide d'onde 8 relié à la sortie de la première sonde 1 et une deuxième entrée étant connectée à un guide 9 relié à la sortie de la 15 deuxième sonde 2. Le commutateur 7 comporte une sortie débouchant sur un guide d'onde 19 véhiculant le signal transmis par l'une des deux sondes 1, 2 à des moyens de réception et de traitement connus par ailleurs. A cet effet, le commutateur commute l'une ou l'autre des deux entrées précitées sur la sortie. La commutation est commandée par le dispositif de commande 20 6 en synchronisme avec le mouvement de rotation du moteur. Plus particulièrement, une entrée du commutateur est reliée à la sortie lorsque la sonde 2 à laquelle elle est reliée n'est pas masquée par le panneau 3. Puis, le panneau 3 poursuivant continûment son mouvement de rotation, il masque ensuite cette sonde 2. Le dispositif de commande 6 commande alors le 25 commutateur 7 sur l'autre entrée, reliée à l'autre sonde 1 qui devient non masquée. La figure 2 illustre par un chronogramme les phases de masquage des sondes ainsi que les phases d'ouvertures autorisant les mesures. Ces 30 phases sont représentées en fonction de l'angle de rotation 0 du panneau 3 par rapport à l'axe de rotation 4. Une période de mesures comporte deux phases 21, 22 entre lesquelles s'intercale une phase aveugle 23 n'autorisant aucune mesure. Dans une première phase 21 par exemple la première sonde 1 n'est pas 35 masquée par le panneau 3. Une série de relevés de mesures 20, pour une première polarisation, peut donc être effectuée par cette première sonde 1 pendant cette phase, l'autre sonde 2 restant masquée. Dans l'exemple de réalisation des figures la et 1 b, le panneau 3 est de forme carrée. L'axe de rotation 4 est relié à ce panneau à proximité d'un des côtés 17 du carré. L'angle 0 correspond alors à l'angle compris entre d'une part l'axe 16 passant par l'axe de rotation 4 parallèle à ce côté 17 et d'autre part un axe 15, par exemple horiizontal. L'angle d'origine 0 correspondant par exemple à cet axe horizontal 15 représenté sur la figure 1 b. La première phase 21 est alors comprise entre un angle 0o et un angle Tc - 00. Dans une deuxième phase 22 la deuxième sonde 2 n'est pas masquée par le panneau 3. Une série de relevés de mesures 20, pour l'autre polarisation, peut donc être effectuée par cette deuxième sonde 2 pendant cette phase 22, l'autre sonde 1 restant masquée. Cette deuxième phase 22 est comprise entre un angle Tc + 00 et 2Tc - 00. Une phase aveugle 23 s'intercale entre ces deux phases 21, 21. Cette phase 23 correspond en fait à une zone de chevauchement où les sondes 1, 2 sont toutes deux masquées, partiellement ou totalement, en même temps. Cette phase 23 est comprise entre les angles n - 00 et Tc + 00 d'une part et entre les angles 2Tc - 00 et 00 d'autre part. La longueur angulaire de cette zone dépend notamment de la forme du panneau 3. Les figures 3a et 31) illustre un autre exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, deux obturateurs 31, 32 en forme par exemple de demi-disque tournent en synchronisme devant leurs sondes respectives. La phase aveugle ou zone de chevauchement 23 illustrée sur la figure 2 dans laquelle aucune des sondes 1, 2 n'est complètement masquée ni complètement dégagée, peut avantageusement être rendue aussi petite que possible en jouant sur le rayon des obturateurs 31, 32 et sur l'espacement des sondes 1, 2, en particulier en augmentant le diamètre des obturateurs et l'espacement entre les sondes. La minimisation de la zone de chevauchement 23 accroît la durée d'exposition de l'antenne 10 en regard de chacune des sondes et donc le nombre de mesures possibles au voisinage d'un même point, correspondant par exemple à divers états de l'antenne, comme la direction pointée et/ou la fréquence, dans une polarisation donnée. Le dispositif des figures 3a et 3b comporte toujours les deux sondes 1, 2 reliées par les guides 8, 9 au commutateur 7 comme illustré dans la figure la, le commutateur étant commandé par le dispositif de commande 6. Il comporte en revanche deux moteurs 51, 52, chaque moteur activant un demi-disque 31, 32 en rotation. A cet effet chaque disque est solidaire mécaniquement d'un axe 41, 42, matérialisé par exemple par une tige, cet axe étant entraîné en rotation par un moteur. Les moteurs sont commandés par le dispositif de commande de façon synchrone avec le commutateur 7, c'est-à-dire que le commutateur relie sa sortie à une sonde 1 lorsque celle-ci n'est pas masquée. Un axe 41, 42 est par exemple relié à proximité centre du disque dans lequel est inscrit son demi-disque 31, 32. Comme dans l'exemple de réalisation précédent chaque disque est par exemple équipé d'un contrepoids 18. Dans l'exemple des figures 3a et 3b, les sondes 1, 2 sont placées entre les deux moteurs 51, 5:2 et les deux demi-disques ont la même position dans l'espace à une translation près, qui correspond en fait à la distance entre les deux axes 41, 42, les moteurs tournant à la même vitesse, en synchronisme. En d'autres termes, les deux demi-disques suivent des mouvements de rotation homothétiques. Ainsi, lors de leur mouvement de rotation continu, les demi-disques vont masquer à tour de rôle leur sonde associée. Plus particulièrement, le premier demi-disque 31 masque la première sonde 1, l'autre sonde 2 n'étant pas masquée, puis le deuxième demi-disque masque la deuxième sonde 2 et ainsi de suite. 30 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure des deux polarisations d'un champ électromagnétique produit par une source comportant une première sonde (1) mesurant une première polarisation et une deuxième sonde (2) mesurant la deuxième polarisation placées en regard de la source (10), caractérisé en ce que les sondes effectuant leurs mesures successivement, ledit dispositif comporte au moins un obturateur (3, 31, 32) masquant à la source une sonde (2) lorsque l'autre sonde (1) effectue une mesure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur est 10 formé d'un matériau absorbant les ondes électromagnétiques. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moteur (5) entraînant en rotation l'obturateur (3) masquant tour à tour la première et la deuxième 15 sonde. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'obturateur (3) est solidaire mécaniquement d'un axe (4) placé entre les deux sondes (1, 2) et entraîné en rotation par le moteur (3). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'obturateur est en forme de panneau. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en 25 ce que l'obturateur est formé de deux parties (31, 32) entraînée en rotation, les deux parties ayant des mouvements de rotation homothétiques, les parties étant disposées de telle sorte que lorsqu'une sonde (2) est masquée par l'une (32), l'autre sonde (1) n'est pas masquée par l'autre partie (1). 30 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque partie (31, 32) est liée mécaniquement à un axe (41, 42) entraîné en rotation par un moteur (51, 52), les sondes (1, 2) étant disposées entre les axes (41, 42). 20 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les parties (31, 32) ont la forme de demi-disques. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un commutateur hyperfréquence (7) recevant sur une entrée le signal issu de la première sonde (1) et recevant sur une autre entrée le signal issu de la deuxième sonde (2), ledit commutateur commutant une entrée sur sa sortie (19) lorsque la sonde correspondante n'est pas masquée. 10. Procédé de mesure des deux polarisations d'un champ électromagnétique produit par une source, ledit procédé utilisant une première sonde (1) pour mesurer une première polarisation et une deuxième sonde (2) pour mesurer la deuxième polarisation placées en regard de la source (10), caractérisé en ce que : - les sondes effectuent leurs mesures successivement, on utilise au moins un obturateur (3, 31, 32) pour masquer à la source une sonde (2) lorsque l'autre sonde (1) effectue une mesure. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'obturateur est en matériau absorbant les ondes électromagnétiques. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 12, caractérisé en ce que la source est une antenne.25