Brevet FR3019385A1 — publié le 20151002

ANTENNE A ORIENTATION DE FAISCEAU DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR La présente invention est relative aux antennes à orientation de faisceau. On connait classiquement des antennes directionnelles, dont la direction de lobe est ajustable grâce à un positionneur mécanique. On connait également des antennes à balayage électronique dans lesquelles l'orientation du faisceau de l'antenne peut être réglée au moyen de répartiteurs et de déphaseurs connectés aux éléments rayonnants 10 formant ensemble un réseau qui constitue ladite antenne. De telles structures sont toutefois peu discrètes en termes de « Surface Equivalente Radar ». On connait par ailleurs des antennes à réseau passif, dites « ESPAR » (« Electrically Steerable Passive Array Radiator » selon la 15 terminologie anglo-saxonne) constituées d'un réseau de monopôles et dans lesquelles un monopôle est excité par une source à laquelle il est relié et sert d'élément rayonnant principal, tandis que les autres éléments sont passifs. Le rayonnement de cet élément principal est perturbé par la 20 présence des éléments parasites que constituent les différents monopôles passifs, cette présence modifiant par couplage les performances en impédance et en diagramme de l'élément principal. En particulier, la configuration d'impédance des différents éléments passifs, leur nombre, leur répartition et leur distance par rapport à l'élément rayonnant principal 25 déforment et conditionnent le rayonnement de l'antenne globale ainsi formée. Le réglage des impédances au pied de ces différents monopôles permet ainsi de former un lobe directif dans une direction souhaitée. Une telle structure d'antennes à réseau de monopôles passifs est par exemple connue par l'article « Design Of A Wideband Espar Antenna 30 For Dvb-T Reception » par V. G. Tsiafakis, A. I. Sotiriou, Y. I. Petropoulos, E. S. Psarropoulos, E. D. Nanou, and C. N. Capsalis, Progress In Electromagnetics Research B, Vol. 12, 183-199, 2009. L'inconvénient de telles structures est toutefois que le faisceau résultant est toujours situé autour du plan horizontal (plan des 5 monopôles) et est toujours en polarisation linéaire verticale, l'antenne élémentaire ayant un creux de champ selon son axe. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION Un but général de l'invention est de résoudre les problématiques des antennes en réseau de l'état de la technique. 10 Notamment, l'invention propose une structure d'antenne permettant une bonne couverture de l'espace et présentant une grande discrétion en termes de SER. L'antenne proposée est particulièrement adaptée aux transmissions air-air ou air-sol, l'antenne étant disposée sur un aéronef ou un satellite. 15 Des applications sol-sol, de véhicule à véhicule, sont également envisageables. Ainsi, l'invention propose une antenne à orientation de faisceau comportant un réseau d'antennes passives, une antenne principale, une source pour l'excitation de celle-ci, la disposition respective du réseau 20 d'antennes passives et de l'antenne principale assurant le couplage entre ladite antenne principale et ledit réseau d'antennes, de sorte que ledit réseau d'antennes passives modifie le diagramme de rayonnement de l'antenne principale, au moins une électronique reliée aux antennes passives permettant le réglage de leurs impédances pour ajuster la 25 direction du lobe de rayonnement de l'antenne à orientation de faisceau, caractérisé en ce que l'antenne principale et les antennes passives sont choisies pour que au moins un réglage de l'électronique d'ajustement des impédances assure un rayonnement dans une direction avec une composante perpendiculaire au plan du réseau. PRÉSENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexée sur lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement en perspective une structure conforme à un mode de réalisation possible de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe de la même structure DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN OEUVRE ET 10 DE RÉALISATION La structure d'antenne représentée sur les figures associe un réseau 1 d'antennes passives la et une antenne rayonnante 2. Les différents éléments rayonnants la qui constituent le réseau 1 dipôles sont tous identiques. Ils sont répartis de façon régulière sur un 15 support lb sur lequel ils sont distribués de façon uniforme ou quasi uniforme. L'antenne 2 est par exemple identique aux éléments passifs la qui constituent ce réseau 1. Elle est par exemple supportée par le support lb et est disposée au 20 centre du réseau 1. Elle peut également être supportée indépendamment et être disposée non directement au centre, mais sur le côté du réseau 1 ou encore au-dessus de celui-ci et plus généralement en toute disposition permettant un couplage avec le réseau 1 d'antennes passives la. 25 Cette antenne 2 est excitée par une source 3 à des fréquences de travail qui peuvent être comprises entre 1 MHz et 100 GHz. Les éléments passifs la et l'antenne 2 peuvent être de tout type autre qu'un monopôle. Ils sont par exemple constitués par des antennes dipôles ou encore des antennes sabre, des antennes omnidirectionnelles à 30 polarisation circulaire, etc.... Chacune des antennes la du réseau 1 est associée à une diode de type VARACTOR ou équivalent qui permet de régler son impédance parasite. Ces électroniques 4 sont elles-mêmes commandées en tension par 5 une unité de commande U. Le couplage entre l'antenne 2 et les différentes antennes passives la, ainsi que la gestion des impédances au pied de ces antennes la par le biais des unités électroniques 4 permettent de générer des rayonnements directionnels dans des directions autres que celles du plan du réseau. 10 L'antenne globale ainsi réalisée est par conséquent une antenne directionnelle dont le lobe n'est pas dans le plan du réseau et est réglable. Par ailleurs, le réseau 1 peut être intégré dans une structure 5 formant pour ce réseau 1 un chapeau de réflexion (deux plans de réflexion parallèles ou formant ensemble un V ou similaire encadrant le réseau) 15 permettant d'augmenter encore le gain de l'antenne globale. L'antenne globale qui vient d'être décrite est discrète et peu volumineuse. En particulier, l'antenne 2 et le réseau 1 d'élément passifs n'étant pas physiquement reliés entre eux, l'antenne globale est discrète en 20 termes de SER. L'utilisation pour l'antenne 2 d'une antenne à polarisation circulaire permet en outre la réalisation au niveau de l'antenne globale d'une antenne électronique également à polarisation circulaire. En variante encore, l'antenne 2 et les antennes passives la peuvent 25 être choisies pour qu'il n'y ait pas de couplage dans certaines directions. Par exemple, l'antenne principale peut être à polarisation circulaire, tandis que les électroniques 4 sont à polarisation circulaire croisé. Dans ce cas, l'une des directions de l'antenne globale est totalement aveugle et le système est totalement discret dans cette direction (au moins 15 dB grâce 30 à la polarisation différente). La structure qui vient d'être décrite est avantageusement montée sur un aéronef dont les éléments de tôle formeront un chapeau de réflexion pour l'antenne globale. Elle peut par exemple être encastrée sous une aile d'avion. Elle est également particulièrement intéressante pour des satellites, en raison notamment de sa masse réduite et de son faible encombrement. Elle peut également être utilisée sur des navires, pour des 5 télécommunications en mer. REVENDICATIONS1. Antenne à orientation de faisceau comportant un réseau (1) d'antennes passives (1a), une antenne principale (2), une source (3) pour l'excitation de celle-ci, la disposition respective du réseau d'antennes passives (1a) et de l'antenne principale (2) assurant le couplage entre ladite antenne principale (2) et ledit réseau d'antennes (1a), de sorte que ledit réseau (1) d'antennes passives (1a) modifie le diagramme de rayonnement de l'antenne principale (2), au moins une électronique (4) reliée aux antennes passives (1a) permettant le réglage de leurs impédances pour ajuster la direction du lobe de rayonnement de l'antenne à orientation de faisceau, caractérisé en ce que l'antenne principale (2) et les antennes passives (1a) sont choisies pour que au moins un réglage de l'électronique (4) d'ajustement des impédances assure un rayonnement dans une direction avec une composante perpendiculaire au plan du réseau. 2. Antenne à orientation de faisceau selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'antenne principale (2) est une antenne dipôle. 3. Antenne à orientation de faisceau selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'antenne principale (2) est une antenne sabre. 4. Antenne à orientation de faisceau selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'antenne principale (2) est une antenne à polarisation circulaire. 5. Antenne à orientation de faisceau selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les antennes passives sont identiques à l'antenne principale. 6. Antenne à orientation de faisceau selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau (1) est encastré dans un chapeau de réflexion. 7. Véhicule ou aéronef équipé d'une antenne selon l'une des revendications précédentes pour les communications air-sol ou sol- sol. 8. Satellite équipé d'une antenne selon l'une des revendications 1 à 6 pour les communications air-sol. 9. Navire équipé d'une antenne selon l'une des revendications 1 à 6 pour les communications air-mer.