Brevet FR3025657A1 — publié le 20160311

RADÔME SPHERIQUE DE PROTECTION D'UNE ANTENNE ET ANTENNE ASSOCIEE Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine des radômes sphériques de protection d'une antenne radar de contrôle ou de surveillance du trafic aérien. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les radomes de protection des antennes de grande dimension, c'est-à-dire les radômes dont le diamètre est compris entre 5 mètres et 20 mètres. Etat de la technique Les grandes antennes des radars de contrôle du trafic aérien civils ou militaires sont souvent protégées par des radômes de forme sphérique. Les dimensions de ces antennes nécessitent des radômes dont le diamètre important (compris entre 5m et 20m) impose une réalisation en plusieurs sous ensembles (panneaux) assemblés lors de l'installation sur site. Différentes techniques de découpe de la sphère en panneaux sont couramment utilisées. La plus simple consiste à découper la sphère suivant ses méridiens et parallèles pour obtenir des panneaux de dimensions permettant une fabrication, un transport et une installation conduisant à un coût raisonnable. La structure de ce type de radôme est donnée par la Figure 1. La Figure 1(a) montre un radôme 10a comportant une calotte sommitale 11 et huit panneaux 12a découpés suivant les méridiens 13 à 45°. Sur la Figure 1(b) les huit panneaux 12b sont coupés suivant un parallèle 15 pour obtenir deux niveaux 16a, 16b de huit panneaux 12b. Sur la Figure 8(c) les huit panneaux 12c du deuxième niveau 16b sont pivotés de 22.5°. De nombreuses variantes sont possibles en fonction du diamètre et des dimensions maximales souhaitées pour les panneaux. D'autres techniques de découpe sont également connues comme, par exemple, celle en forme de ballon de football, qui utilise des panneaux de forme hexagonale et 3 0 2 5 6 5 7 2 pentagonale avec éventuellement une découpe supplémentaire de chaque panneau ainsi obtenus en plusieurs morceaux. Ou encore des découpes dites aléatoires ou quasi-aléatoires qui conduisent à des structures plus complexes à fabriquer. Le fait de découper le radôme en panneaux introduit des zones de jonction 5 entre ces panneaux dont le comportement en transparence électromagnétique est forcément différent de celui du reste du radôme. La Figure 2 représente un exemple d'une zone de jonction 22 entre deux panneaux 21a et 21b de technologie sandwich comprenant deux peaux en matériau composite diélectrique 24a et 24b et une âme en mousse 25. La fixation mécanique 10 est assurée au moyen d'une rangée de boulons 23. Cette jonction, introduit dans le champ rayonné par l'antenne une perturbation en phase et en amplitude qui se traduit par une modification du diagramme de rayonnement de celle ci. La Figure 3 montre une antenne radar rectangulaire 34 qui tourne autour d'un axe vertical (balayage en azimut sur 360°) à l'intérieur d'un radôme sphérique 15 constitué de panneaux 21 découpés suivant les méridiens 23. La Figure 4 donne un exemple de la projection d'une jonction à la surface de l'antenne 34. La largeur « d » de la zone perturbée 35 correspond à la largeur de la zone de jonction. Sa position en X à la surface de l'antenne est variable au cours de la rotation. Pour certaines directions plusieurs jonctions peuvent intervenir mais c'est celle qui se projette le 20 plus prés du centre de l'antenne qui intervient principalement. La Figure 5 donne l'allure des diagrammes de rayonnement de l'antenne seule 48 et de la perturbation due à la jonction 49 représentés en courbes de niveau. Les angles a et 13 donnent la direction d'observation dans le repère de l'antenne respectivement par rapport à X et Y. L'antenne étant rectangulaire, ses lobes 25 secondaires 46 et 47 sont disposés dans les plans principaux horizontal (axe a) et vertical (axe r3) . Le lobe principal 45 est normal à l'antenne (a=8=0). A l'extérieur des plans principaux, les lobes secondaires (non représentés) sont pratiquement inexistants. Le diagramme de rayonnement de la perturbation 49 est très large en a (sa largeur est voisine de À/d en radian, avec À : longueur d'onde) et possède une 30 directivité voisine de celle de l'antenne en R. 3025657 3 Le diagramme de rayonnement de l'antenne dans le radôme est la somme du diagramme de l'antenne seule 48 et du diagramme de la perturbation 49. Cette somme, (en nombres complexes), peut donner une augmentation ou une réduction du niveau dans certaines directions en fonction des phases relatives des deux 5 diagrammes de rayonnement. De plus cette phase relative tourne en fonction de la rotation de l'antenne et passe donc obligatoirement par toutes les valeurs possibles. La figure 6 donne les diagrammes de rayonnement en azimut (coupe en a, avec R=0) pour l'antenne seule 48, la perturbation 49 et l'antenne dans le radôme 50. Cet exemple de résultat, pour une phase relative de 0°, correspond à une antenne 10 de 2m par 1 m à 3GHz avec une jonction de largeur 80mm introduisant une perturbation de 2 dB environ. Une forte dégradation du niveau de certains lobes secondaires atteignant plus de 5dB dans certaines directions est observée. L'enveloppe des lobes secondaires maximums est fortement dégradée. Le niveau de lobes secondaires de l'antenne seule qui était déjà maximum dans le plan de coupe 15 13=0 (plan principal) est fortement dégradé par la présence du radôme à cause des jonctions entre les panneaux découpés suivant les méridiens. Le même comportement est obtenu dans le plan principal a =0 (élévation) pour des jonctions suivant les parallèles de la sphère. Une réduction de la perturbation liée à la jonction est envisageable mais le même problème se posera dans le cas d'une antenne de 20 meilleure qualité avec des lobes secondaires initiaux plus faibles. Exposé de l'invention La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un radôme dont les jonctions sont inclinées de telle sorte que le 25 diagramme de rayonnement de la perturbation ne se superpose pas aux lobes secondaires de l'antenne. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention concerne un radôme sphérique de protection d'une antenne, ledit radôme comportant une base circulaire, une calotte sommitale circulaire, et une pluralité de panneaux reliant solidairement 30 ladite base circulaire à ladite calotte sommitale, lesdits panneaux étant reliés solidairement entre eux par des jonctions, chaque jonction étant disposée suivant une courbe inclinée entre ladite base circulaire et ladite calotte sommitale. 3 0 2 5 6 5 7 4 L'invention permet de limiter la perturbation de l'antenne par le radôme. Notamment, la dégradation du niveau des lobes secondaires de l'antenne est limitée dans les plans ou ceux ci sont déjà maximums. L'invention permet également de conserver des panneaux de grandes dimensions avec un nombre de panneaux 5 minimum pour un radôme tout en restant adaptés aux contraintes de réalisation, transport et installation. Le radôme est ainsi formé d'un nombre limité de types de panneaux différents avec un ou deux types de panneaux et une calotte sommitale permettant de minimiser les frais d'outillage et les moules de fabrication. Selon un mode de réalisation, chaque courbe inclinée est une loxodromie du 10 radôme sphérique. Selon un mode de réalisation, chaque loxodromie est inclinée d'un angle compris entre 45° et 80° par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique. Selon un mode de réalisation, chaque loxodromie est inclinée d'un angle de 60° 15 par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique. Selon un mode de réalisation, chaque loxodromie est inclinée d'un angle de 45° par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique. Un angle de 45° donne la meilleure séparation entre le diagramme de la perturbation et les deux plans principaux contenant les lobes secondaires de 20 l'antenne. Seuls les lobes secondaires très proches du lobe principal sont dégradés. Cependant la longueur des panneaux est plus importante que pour une inclinaison de 60°. Le choix de l'angle est donc un compromis entre la taille des panneaux et la largeur angulaire de la zone des lobes proches perturbés. Selon un mode de réalisation, les panneaux sont coupés en au moins deux 25 parties sensiblement égales dans le sens de la longueur. Selon un mode de réalisation, chaque courbe inclinée étant une loxodromie du radôme sphérique inclinée d'un angle de 45° par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique, les panneaux sont coupés en au moins deux parties suivant 3025657 5 des loxodromies du radôme sphérique inclinées d'un angle de -45° par rapport à ladite parallèle horizontale dudit radôme sphérique. Selon un mode de réalisation, chaque courbe inclinée suit une équation paramétrique donnée par : 5 x= Rcos(6 +n80)y = R sin (6) + n80) z=Rth(k8),k=tggpo, ch (1 6)) ch (k8) avec 0 REVENDICATIONS1. Radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d) de protection d'une antenne de télécommunication, ledit radôme comportant: - une base circulaire (67), - une calotte sommitale (61) circulaire, et - une pluralité de panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) reliant solidairement ladite base circulaire (67) à ladite calotte sommitale (61), - lesdits panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) étant reliés solidairement entre eux par des jonctions (63a, 63b, 63c, 63d), caractérisé en ce que chaque jonction (63a, 63b, 63c, 63d) est disposée suivant une courbe inclinée entre ladite base circulaire (67) et ladite calotte sommitale (61). 2. Radôme sphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque courbe inclinée est une loxodromie du radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 3. Radôme sphérique selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque loxodromie est inclinée d'un angle (cp0) compris entre 45° et 80° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 4. Radôme sphérique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque loxodromie est inclinée d'un angle (cp0) de 60° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 5. Radôme sphérique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque loxodromie est inclinée d'un angle (cp0) de 45° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 6. Radôme sphérique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) sont coupés en au moins deux parties sensiblement égales dans le sens de la longueur. 3025657 10 7. Radôme sphérique selon la revendication 6, caractérisé en ce que, chaque courbe inclinée étant une loxodromie du radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d) inclinée d'un angle (cp0) de 45° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d), les panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) sont 5 coupés en au moins deux parties suivant des loxodromies du radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d) inclinées d'un angle de -45° par rapport à ladite parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 8. Radôme sphérique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce 10 que chaque courbe inclinée étant une loxodromie du radôme sphérique suit une équation paramétrique donnée par : x = R Y R cos (6 )+118) sin (6 n8°) z = Rth(k8),k= tg çoo , , ch (k8) ch (k8) avec 0 9. Radôme sphérique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte huit panneaux (62a, 62b, 62c, 62d). 10. Antenne comportant un radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d) de protection selon l'une des revendications 1 à 9. 20 25