CA1283972C - Systeme d'antenne adaptatif pour ondes radioelectriques, notamment d'hyperfrequences - Google Patents

Abstract

: Système d'antenne adaptatif pour ondes radioélectriques, notamment d'hyperfréquences L'antenne comporte au moins un groupe d'éléments rayonnants (EA1, EA2...EAp). Une onde hyperfréquence émise par un émetteur central (EH) aboutit par exemple à l'élément (EA1) en passant par un déphaseur commandable (VE1), par un laser (LE1) qui l'applique en modulation sur un signal lumineux porteur dont la fréquence est propre à cet élément, par un déviateur optique (FIE) qui injecte ce signal lumineux dans un guide optique (GE) commun à tous les éléments du groupe, par un déviateur optique (FPE) gui dirige ce signal lumineux sur un détecteur qui est propre à cet élément (EA1) et qui restitue l'onde hyperfréquence, et par un amplificateur hyperfréquence (AE1) qui l'applique à cet élément. Application aux télécommunications et aux radars.

Description

~ystème d'antenne ada~tatif pour ondes radioélectriques, notamment d'hy-erfréquences La présente invention concerne un système d'antenne adaptatif pour ondes radioélectriques, notamment d'hyperfréquences.
5On sait qu'un ~ystème d'antenne est dit adaptatif quand, à partir d'une antenne ~ixe utilisée en émi~sion, on peut modifier la direction du raisceau qui est rayonné par cette antenne. Si cette dernière est utili~ée en réception et peut recevoir des raisceaux de provenances diverses, un seul de ces falsceaux étant aélectionné par un organe 10central du 3ystème, c'e3t la direction du raisceau ain~i sélectionné
qu'un système adaptatif permet de modlrier. L'antenne peut aussi bien entendu être mobile. C'est alors la direotion du raisoeau par rapport à
l'antenne qu'un ~ystème adaptatif permet de modifier. Cette adaptation en direction peut être complétée par une adaptation portant sur la forme 15du diagramme de rayonnement.
L'intérêt de telles adaptations résulte notamment du fait que les ondes électromagnétiques, en particulier les hyperfréquences, sont très utilisées pour les télécommunications et qu'elle le ~ont aussi pour la détection électromagnétique de la position et de la forme des objets par 20des systèmes qu'on appelle les radars. Dans ces deux importantes classes d'application il apparait utile de disposer d'antennes dont le rayon-nement peut être adapte en fonction de l'évolution de la tâche à
accomplir au cours du temps.
Par exemple un satellite de télécommunication doit permettre une 25transmisqion d'information entre des point~ d'une zone déterminée de la terre. L'antenne doit éclairer ou viser continuement cette zone malgré
les mouvements de translation et de rotation du satellite. Pour obtenir une srricacité optimale du système de télécommunioation il eat néaos-saire de raire évoluer le fai~oeau de l'antenne do tollo aorto qu'il 30éolaire en permanenoe la surraae ~ l'in~rieur de laquelle on veut établir les ¢ommunications.
Un radar sera plus efficace si on peut orienter d'une manière souple et rapide le faisceau de l'antenne vers les diverses cibles visées, c'est-à-dire ver~ celles que l'on veut plus particulièrement 35observer.
Il est donc souha'table, au moins dans ces deux types d'applica-tions, de disposer d'un système d'antenne adaptatif. I est de plus souvent souhaitable que ce ~ystème soit autoadap~ati~, c'sst-à-dire que . ~

~283972 son adaptation s'effectue automatiquement 90US l~action de ~ignaux émis ou renvoyé~ par la cible visée.
On connait divers systèmes d'antenne adaptatifs pour lesquels il est possible d'adapter le diagramme de rayonnement d~un réseau a une mission donnée, en agissant sur l'amplitude et la phase de ses sources rayonnantes (HUDSON, J. E, ~'Adaptive array principles" IEE
Electromagnetic Waves Series n 11, 1901 Peter Pere6rinus Ldt). Une application particulièrement importante pour les teohniques spatiales est la ré~ection de brouilleurs (COHEN, ~, "Etude théorique et expérimentaie d'une antenne réseau adaptative". Thèse de Docteur ~ Ingénleur Ecole Nat. Sup. Aéronautlque Espace n 82, 1~83). (COHEN, M, COMBES, P.F. et MAGNAN, J.C, ~Adaptlve array~ antenna performances".
Comptes Rendus de la 4e Int. Con~. on Antenna~ and Propagation avr. 1985.
Warwick p. 241-245 IEE. Conf. Publ.).
~ Dans ce cas la liaison est caractérisée par le rapport (Q) signal ~S) sur bruit (B) plus interférence (I), la source d'interférence étant supposée e trouver dans le champ de vue de l'antenne. soit :

Q B ~ I

Il existe des méthodes d'adaptation qui permettent de trouver, pour chaque configuration de brouillage, une loi d'alimentation de n source de l'antenne qui minimi~e la dégradation du signal utile et rend le rapport Q optimal (APPLEBAUM (S), "Adaptive arrays" IEEE Trans. Ant and Prop (USA) AP.24 n 5, Sept 1976).
Ces systèmes présentent notamment l'inconvénlent d'être relati-vement complexes, coûteux, et lourds.
La pré~ente invention a notamment pour but de réaliser un ~ystème d'antenne adaptatif pour ondes radioélectriques, notamment d'hyperfré-quence3 plU9 simple et/ou plU9 léger et/ou moins coûteux que les sy~tèmes connus.
Elle a pour ob~et un ay~tème d'antenne adaptatir poUr rayonnement radioéleatrique, ce sy~tème comportant - une antenne oonstituée d'une pluralite d'el~ments d'antenne répartis qur une sur~ace dan~ une zone dite periphérique du système, chacun de ces éléments pouvant émettre et/ou recevoir une fraction de l'énergie de rayonnements qui se propagent, dan~ l'espace libre extérieur, à au moin~
une fréquence radioélectrique prédéterminée oommune, selon des directions de visée réparties dans l'espace. ohaoun de ces éléments couplant ce rayonnement à un signal radioélectrique périphérique de même fréquenoe se propageant dans le système et correspondant à cet élément, - un guide radioélectrique périphérique oorrespondant également a cet élément pour tran~mettre ce gignal radioélectrique, - un organe de transrormation périphérique correspondant a cet élément d'antenne et disposé sur le guide périphérique correspondant pour coupler ce signal radioélectrique périphérique à un qignal lumineux cor-reqpondant à cet élément d'antenne, ce couplage étant réalisé par modu-lation ou démodulation de.ce signal lumineux, - un guide optique interzonal ~oignant cette zone périphérique à une zone dite interne du système pour transmettre ce signal lumineux, - un organe de transformation interne correspondant à cet élément d'antenne pour coupler oe signal lumineux par modulation ou démodulation à un signal radioélectrique interne correspondant également à cet élément d'antenne, - un guide radioélectrique interne oorrespondant également à cet élément pour transmettre oe ~ignal radioéleotrique interne, 089 guide radioélec-trique et organe de transformatlon internes, guide optique, organe detran3~0rmation et guide radioélectrique périphériques oonstituant des parties d'une ligne composite correspondant à oet élément, - et un organe oentral pour émettre et/ou recevoir les signaux radioélectriques de l'ensemble desdita guide~ radioélectriques internes, de manière à coupler cet organe central à cbacun des éléments d'antenne par l'intermédiaire de la ligne oomposite oorrespondante, - oe système comportant en outre, sur ohaoune de ces lignes composites, au moins un organe de commande de phase corre~pondant au même élément d'antenne et commandant la phase du dit aignal radioélectrique périphérique par rapport au dit si~nal radioélectrique interne pour permettre de choi3ir parmi diverses directions de vlsée et d'adapter sur commande le ~ystème à la direction de visée choiaie, cette ataptation résultant du rai~ que c'est aeulement dans le oas d'un rayonnemont extérieur se propageant selon ootto direotion que les dlveraes rraotlons de ces rayonnement~ qui passent par des divers elements d'antenne aont coupiées en phase audit organe oentral, - ce 3ystème étant notamment caractéri3é par le fait que ledit guide optique interzonal est commun à au moins un groupe desdits élémentq d'antenne, les signaux lumineux correqpondant aux diver~ éléments d'antenne de ce groupe possédant des fréquences di~érentes, le ~ystème _ 4 --comportant en outre deux déviateurg de lumière, l'un périphérique et l'autre interne, qui devient la lumière d'un angle dépendant de sa fréquence et qui 30nt communs à tous les éléments d'antenne de ce grouPe pour coupler les extrémités périphérique et interne de ce guide optique commun aux divers organes de transformation périphérique~ et interne-q, respectivement, qui correspondent aux divers éléments de ce groupe.
De préférence lesdits éléments d'antenne sont des éléments mixtes pouvant Ponctionner aussi bien en émis~ion qu'en réception d'un dit rayonnement extérieur, le système comportant, en correspondance avec chacun de ces élément~ d'antenne, un guide radioéleotrique périphérique mixte connecté à cet élément, - un guide radioélectrique périphérique d'émission, - un guide radioélectrique périphérique de réception, - et un circulateur pour coupler ce guide d'émisslon à ce guide mixte en ce qui concerne les si~naux radioélectriques d'émission, et ce guide mixte à ce guide de réception en ce qui concerne les signaux radioélec-- triques de réception, deux dites voies composites correspondant à cet élément étant une voie d'é~ission et une voie de réception et comportant en commun ce guide radio~réquence périphérique mixte et ce circulateur, les autres dits organes de ces deux Voies étant distincts.
En variante ledit organe de commande de phase est un déphaseur optique placé sur un troncon optique de déphasage de chaque dite voie composite, ce tronson recevant un signal lumineux à une Préquence propre à cette voie, ledit organe de transformation interne modulant ou démodulant un ~ignal lumineux équivalent sur un tronçon optique de transformation connecté en parallèle sur ce tronçon de déphasage.
A l'aide des ~igures schématiques ci-~ointes on va décrire plus particulièrement cl-après, à titre d'exemple non llmitatir, commont la pré~ente invention peut ~tre mi~e on oeuvro dans lo cadro do l'oxPosé qul en a été donné oi-dessus. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs Pigures il y est désigné par le même signe de réPerence~
La figure 1 repréqente un schéma par blocs d'une voie composite d'émission d'un premier système selon l'invention.
La figure 2 représente un ~chéma par blocs d'une voie composite de réception du même système.

~;283972 La figure 3 représente un schéma par blocs d'une partie pérlphéri-que partiellement commune à ces deux voies.
La figure 4 représente un schéma par blocs d'un groupe de voies composites d'émission du même système.
La figure 5 représente un schéma par blocs d'un groupe de voies compo~ltes de réception du même système.
La figure 6 représente un schéma par blocs d'une partie optique d'une voie composite d'un deuxième système selon l'invention avec un organe optique de commande de phase t en variante.
La présente lnvention utilise, par exemple dan~ le caq de l'émis-sion d'un rayonnement hyperfréquence, une nouvelle méthode de dlltribu-tlon ~e l'amplitudo et de la phase du champ électromagnétique sur la surrace de l'antenne, ceci pour permettre de réali-qer l'autoadaptatlon du ralsceau rayonné. Elle tlre partl des propriétéq des guides d'ondes optiques et de lasers semi-conducteur dont la ~réquence peut être choi3ie en adaptart la composition du matérlau.
Dan~ le cas d'un satellite de télécommunlcatlons le syqtème autoadaptatif de contrôle du raisceau doit être léger maLgré la dimension de l'antenne qui peut être grande. Sa fiabilité doit être grande et son prix acceptable. Dan3 toutes le~ applications ces caracté-ristiques sont essentielles.
Selon l'invention une méthode optique de distribution de l'amplitude et de la phase de l'onde hyperfréquence conduit à des sy~tème~ légerst e~ricaces et d'un coût qui se révèlera souvent conve-nable.
Le principe utilisé est le suivant :
- on produit un ~ignal ou "onde" hyperfrequence dans un or~ane central situé dans la zone "interne~ préaédemment mentionnés, ot on dl~tribue cette onde 3ur la surraoe de l'antenne par l'intermédialre do 8uide9 d'onde~ optiques.
La pha~e et éventuellement l'amplitude du champ en chaque point de l'antenne sont élaborées dan~ cette zone interne soit en agissant direc-tement ~ur l'onde hyperfréquence soit en passant par l'interméd'aire dlune onde optlque.
~5 Une nouveauté essentielle de l'invention e t de tirer parti des ~28397~

possibilitéq offertes par l'optique pour répartlr d'une manière simple, légère et peu coûteuse le champ de l'onde hyperfréquence sur la surface de l'antenne. L~amplitude et la phase de l~onde sont élaboréeq dans la zone interne par des méthodes qui peuvent être hyperfréquences ou optiques. Le contrôle de l'amplitude et de la phase de l'onde est assuré
par des méthodes électroniques qui permettent d'obtenir une rapide autoadaptativité du raisceau rayonné.
On va d'abord calculer le nombre de sources élémentaires à exciter indépendamment sur la surrace rayonnante en fonction de la longueur d'onde L, du diamètre a de la surface et de l'angle A à l'intérleur duquel on doit pouvoir ohoisir l'orientation du faisceau. Chacune de ce3 30urces est constltuée par un desdits éléments d'antenne. Ensuite on décrira la structure d'une voie composlte correspondant à un élément puis on décrira le système complet.
Le nombre n de sources élémentaires à exciter sur la surface rayonnante est déterminé comme suit :
Si tous les éléments de l'antenne sont excités en phase le rayon-nement est maximal dans la direction normale au plan de l'antenne. La largeur 2Bo de 1'ar41e à 1'intérieur duquel 1'énergie est rayonnée est donnée par les lois de la diffraction : On a 2Bo = L/a (4) Divisons la surrace de l'antenne en éléments carrés de côté b.
Choisissons la phase du centre de ces élément-s de telle sorte que le rayonnement de l'antenne soit orienté dans une direction raisant l'angle Bl avec la normale. Pour que le rayonnement dans cette direction soit possible avec une qualité convenable du diagramme de rayornement il faut que la condition de Rayleigh soit respectée. La surface d'onde réalisée à partir des sources élémentalros de côté b ne dolt pas s'écarter de plus de L~4 d'un plan perpendlculalre ~ la dlrsctlon dé~inle par l'angle 81. On doit dono respecter la aonditlon :

2 x Bl inférleur ou égal à L/4 Le nombre minimum de sources élémentaires correspondra donc à :

b = 29 ~4~) .~

Donc : n = (a/b) = (a/L)2 / (b/L)2 = B2 ~2 (5) On con~tate donc que les propriéte~ de rayonnement d'une antenne peuvent être caractérisees par deux parametres :
2Bo : largeur du faisceau rayonné
52B1 : largeur de l'angle à l'intérieur duquel on peut déplacer la direction du rayonnement.
Le rapport (B1~Bo)2 est donné par la relatlon (5). Il est égal au nombre n de sources élémentaireg que l'on peut alimenter ndépendamment Considérons par exemple une antenne rayonnant à L = 5cm dont le diamètre est a = 1m. La largeur 2Bo du fai~oeau émis est :
2Bo = 0-05 radian soit 3 degrés environ.
La relation (5) permet de déterminer le rapport Bl~Bo par l'égalité (B1~Bo) = n.

si n = 10 2Bl = 0,15 rad. = 10 15n = 100 2B1 = 0,45 rad. = 30 n = 10 2Bl = 1,5 rad = 90.

Dans le cas de-eette antenne typique on peut déplacer le faisceau à
l'intérieur d'une plage de 10 si n = lQ et de 30 si n = 100. Ces ordres de grandeur correspondent à des angles suffisamment larges pour permettre d'importantes applications. On considérera particulièrement les ca~ où n = 10 et n = 100.
La commande de l'amplltude et de la pha~e d'une source élémentalre répond aux oonsidérations suivantes :
Les schémas des figures 1 et ~ représentent les moyens d'excitation d'une source élémentaire et de réception à partir d'un récepteur élémentaire avec une amplitude et une phase commandables électriquement, cette source et ce récepteur étant tous deux constitués 1;~8397~

par un même élément d'antenne EA1. L'ensemble de ces moyen~ constltuent les voies compocites d'émisslon et de réception précédemment mentionnées et corre~pondant à cet élément.
En ce qui concerne l'émiasion (voir flg.1), un émetteur hyperfré-- 5 quence EH constitue l'organe central précédemment mentionné. En - réception c'e~t un récepteur RH qui constitue cet organe ~voir fig.2).
L'onde émise se propage de cet émetteur hyperfréquence ~usqu'à
l'élément EA1 de l'antenne où elle est rayonnée. L'onde reçue en EA1 se propage verq le récqpteur RH. Dans ladlte Zone pérlphérique, c'est-a-dire à proxlmité de l'antenne, les ondes émi3es et regues ~ont orientées sur des chemins dirrérents par une Jonotion non réciproque CI, appelée oirculateur et oontenant par exemple~ des rerrites. Ces paroours des ondes émise~ et reçue~ sont sohématisées sur la fig 3.
La oommande de l'amplitude et de la phase d'un élément d~antenne EA1 demande :
Dans la voie d'émission :
- un émetteur de signal hyper~réquence EH modulé par le signal infor-matif à transmettre, - un varactor d'émission ~E1 commandant la phase de ce signal hyperfré-quence et ¢onstituant le dit organe de commande de phase, - un laser d'émission LE1 émettant une lumière modulée par oe signal hyperfréquenoe et oonstituant un dit organe de transformation interne, - un guide d'onde optique interzonal d'émis~ion GE, - un déteoteur d'onde optique DE1 pour restituer le signal hyperfré-quenoe, oe déteoteur oon~ituant un dit organe de transrormation périphé-rique - et un ampllHoateur d'émisaion AE1 ~pour alimenter l'élement d'antenne EA1, le ~ain de ohaoun des ampli~loateurs analo6ueg AE1, AE2...AEp étant ohoi~i et éventuellement oommandable pour realiser une adaptation du diagramme de rayonnement.
Il ~aut de plus un guide hyperfréquence interne HIE1 allant de l'émetteur EH au laser d'émission LE1, et un guide hyperfréquence péri phérique HPE1 allant du déteoteur DE1 à l'amplifioataur AE1. Cet ampli-ficateur est relié à l'élément d'antenne EA1 par un ensemble de guidage HP1 comportant les organe~ décrits à l'aide de la ~igure 3. Il g doit être compris que les organes mentionnés ci-dessus avec le chiffre 1 à la fin de leur appellation de rérérence constituent des exemples correspondant à l'élément d'antenne EA1. A chaque élément d'antenne cAi correspondent des organes équivalents dont les appellations de référence se terminent par le nombre i.
La voie de réception comporte des organes analogues dans ~es appellations de référence desquels la lettre E est remplac~e par la lettre R. Ce sont notamment, pour l'élément d'antenne EA1 :
- un amplificateur de réception AR1 recevant le signal hyperfréquence capté par cet élément d'antenne, ceci par l'lntermédiaire de l'ensemble de guidage HP1, - un guide hyperfréquence périphérique de réception HPR1, - un laser LR1 constituant un dit organe de transformation périphérique, - un guide d'onde optique interzonal de réception GR, - un détecteur de réception DR1 constituant un dit organe de transfor-mation irterne, - un guide hyperfréquence interne de réception HIR1 avec un varactor ~R1 constituant ledit organe de commande de phase, et un réception hyperfréquence RH constituant ledit organe central. Ce récepteur additionne les signaux resus des diverses voies avec des pon-dérations convenables éventuellement commandables pour adapter la forme du diagramme de réception du système d'antenne.
On va maintenant examiner la commande de l'amplitude et de la phase de n sources élémentaires, par exemple dans le cas l'émis~ion.
On peut envisager de commander n sources élémentaires en mettant en parallèle n voies d'émission et de réception. Pour réaliser un tel système il faudrait un nombre n de chacun des composants des cha~nes : n émetteurs, n varactors, n modulateurs, etc... En partlculior ll faut 2 n guldes d'ondes optiques.
L'accroi~sement du nombre des composants lorsque n augmente est un inconvénient qui ne doit pas être négligé. Il est vrai que tous ces composants, sauf les guides d'ondes, peuvent être élaborés par les méthodes collectives qui les rendent fiables et peu coûteux. Cependant il est d'un grand intérêt de chercher à diminuer le nombre des composants pour faire décroître le coût du ~ystème. Il est particulièrement utile de 1~83972 dimlnuer le nombre de guides d'ondeg interzonaux qui gont relativement longs et occupent un espace substantiel 9i leur nombre est élevé. Le système selon l'invention diminue le nombre de certains composants dont celui de ces guides d'ondes. Les schémas des trajets suivis par l'onde a l'émission et à la réception sont représentés sur les figures 4 et 5.
Les n éléments d'antenne EA1, EA2...EAn sont groupés en groupes de p éléments chacun, tels que les éléments EA1, EA2...EAp.
Pour l'émission un émetteur hyperfréquence EH est commun à tous les éléments d'antenne EA1, EA2...EAp d'un même groupe. Il émet un signal hyper~réquenoe qui est modulé par le signal lnformati~ à émettre et qui est reçu par p varactora d'émlsaion ~E1, ~E2...VEp. Ces dernlers lul appliquent des déphasages aorrespondants à ces éléments d'antenne, respeativement. Chaque signal alnsi déphasé module un laser ~emi-conducteur d'émission LE1, LE2...LEp dont la puissance peut correspondre à l'amplitude du champ que doit rayonner l'élément d'antenne correspon-dant EA1, EA2...EAp. Les rréquences d'émisaion de tous ce~ lasers sont di~férentes et correspondent chacune à un élement d'antenne.
Ils émettent dans des guides d'ondes optiques GIE1, GIE2,...GIEp, respectivement, qui convergent sur un filtre de fréquence FIE. Ce filtre 2~ constitue ledit déviateur interne d'émission. Il transmet la lumière provenant de ces divers guides à un guide commun OE qui relie la zone centrale dans laquelle se trouve notamment l'émetteur EH, à une zone périphérique d'antenne où se trouvent lesdies ampli~icateurs circulateurs et antennes. Ce guide est ledlt guide interzonal.
En sortie de ce guida les lumières des diverses lon~ueurs d'ondes sont dirigées par un déviateur périphérique d'émission FPE, également constitué par un rlltre, vers divers guides optiques correspondants GPE1, GPE2,...GPEp qul les dirigent vers autant de détecteurs DE1, DE2,...DEp qul aont suiviJ par autant d'ampll~lcateurs hyper~r~quenco AE1, AE2,...AEp. Cea derniers allmentent les éléments d'antenne EA1, EA2,...EAp.
A la réception les signaux reçus par ces éléments d'antenne sont amplifiés en AR1, AR2,...ARp et modulent un nombre p de lasers corres-pondant~ LRlt LRZ,...LRp qui émettent aux memes fréquences que précédem-ment indiqué dans des guides d'ondes optiques GPR1, GPR2,...GP~p. Cas ~283972 de!rniers convergent 9ur un filtre con9tituant un deviateur périphérlquede réception FPR qui in~ecte les lumières correspondantes dans un guide optique commun interzonal GR. Un filtre constituant un déviateur interne de réception FIR dirige les lumières des diverses rréquences sur autant S de guides GIR1, GIR2,..~GIRp.
Le~ signaux lumineux sont détectés dans des détecteurs DR1, DR2...DRp, et les signaux hyperfréquences résultant sont déphasés par des varactors ~R1, ~R2...~Rp appliquant les déphasages correspondant aux éléments d'antenne EA1, EA2...EAp. Ces déphasages sont cholsis de manière que les aignaux ain~l déphasés retrouvent alors les relations de phases mutuellea qu'ils avaient lorsqu'ils ont eté émis par un émetteur extérieur, qui est éloigné du présent système d'antenne et qui est visé
par celui-ci. Ces signaux sont reçus par le récepteur hyperfréquence commun RH. Ce dernier restitue l'information que portaient les signaux reçus par les éléments d'antenne en provenance de l'émetteur extérieur visé.
Quant à la réalisation des lasers LE1, LE2...LEp, LR1, LR2...LRp on peut remarquer ce qui suit :
On sait qu'en adaptant convenablement la composition des matériaux 2aqui constituent les lasers semi-conducteurs on dispose de sources dont la fréquence peut être choisie dans la plage de longueurs d'ondes 0,5 -2 micromètres. Dans l'état actuel de noq connaissances on peut obtenir d'environ 20 sources de ~réquences V1- ~2 ~p On peut donc choisir p = 20.
25Deux fréquences successives sont séparées par un écart d~. On aura dV/~ = 0,01 environ.
La sélectivité nécessaire des filtres FIE, FPE, FPR, FI~ est donc modeate. Ils peuvent être réalisés par des technlques simplea st claaal-ques mettant en oeuvre des réaeaux.
30La simpli~ication apportée par l'invention est substantielle puisqu'elle permet de divi~er par p ou plus le nombre des émetteurs hyper~réquences EH, des récepteurs RH et des guide~ d'ondes longs. Grâce à cette simplieication le ~ystème e~t réalisable dans des conditions économiques satisfaisantes dans un grand nombre de cas.
35En supposant p = 20 on va évaluer le nombre de composants du 12839`72 _ 12 -~ystème dans les cas où n = 10 et n =100. On peut par exemple admettre que l'antenne a un diamètre a = lm, la longueur d'onde étant L = 5cm.
1.es valeurs de Bo et B1 sont données par les relations 4 et 4'.
Ce cas où n = 10 correspond à une excursion 2B1 = 0,15 rad. = 10 au voisinage de la normale.
On a besoin d'un émetteur EH, d'un récepteur R~ et de deux guides d'ondes optiques interzonaux longs l'un pour l'émission, l'autre pour la reception.
Il ~aut le long du tra~et d'émission 10 varactors, 10 lasers modulés, 10 détecteurs, 10 amplificateurs.
Le long du tra~et de l'onde reçue on doit avoir 10 amplificateurs, 10 lasers modulés, 10 détecteurs, 10 varactors. Le cas où n = 100 corres-pond à une excursion 2B1 = 0,45 rad. - 30 au voisinage de la normale.
Pour relier l'émetteur EH à l'antenne on a besoin de q guides d'ondes longs avec q = n/p ~ 5.
Il en ~aut autant pour relier le récepteur à l'antenne.
On doit donc mettre en oeuvre 10 guides d'ondes optiques longs pour réaliser le système. Ce nombre modeste n'entraine pas de sévères contraintes de coût, d'encombrement et de poids.
Ce nombre serait de 200 si on n'utilisait pas les possibilités offertes par l'invention, ce qui poserait des problèmes parfois insurmontable3. Grâce à oelle-oi, 5 émetteur~ Ea sont nécessaire~ au lieu de 100. De même 5 récepteurs RH doivent être mis en oeuvre au lieu de 100.
Par contre il faut le long du trajet d'émission 100 varactors, 100 lasers modulés, 100 détecteurs, 100 ampli~icateurs.
Le long du tra~et de l'onde recue on doit avoir 100 ampli~ica-teurs, 100 lasers modulés, 100 déteoteurs~ 100 varaotor~.
Ainai la oommande ~leotrique de l'amplitude st de la phase d'un élément d'antenne EAi par la modulation et la détection d'une onde laser d'une fréquence Vi pouvant être choisie parmi p rréquences permet de rendre le système autoadaptatif. Le nombre de guides d'ondes optiques, d'émetteurs et de récepteurs est divisé par p alors que le nombre des autres composants reste le même.
On a décrit ci-dessus un déphasage qui est e~fectué par une méthode ~Z83~72 électronique dans un varactor. L~onde hyperfréquence ain~i déphasée module un laser LEi de fréquence Vi. L'amplitude de l'onde rayonnée en EAi peut être déterminée par la puissance du laser, la phase étant déterminée par le varactor VEi.
On peut en variante rsaliqer ces deux opérations par une méthode optique. Cette méthode est représentée 3chématiquement qur la figure 6 qui concerne le caq de l'émiqsion et doit être rapprochée de la figure 1, le9 éléments plu8 OU moins analogue~ portant leq mêmes références avec la lettre A ou B à la place du chifrre 1. Un laser LEA émet une lumière à la rréquence convenable (par exemple la fréquence Vi précédemment envi~agée). Cette lumière est divisée et transmise d'une part à un dépha-seur optique commandé électriquement VEA qui lui applique le déphasage convenable, d'autre part à un modulateur d'amplitude LEB qui le module par un signal hyperfréquence lui même modulé par le signal informatir a émettre.
Les deux faisceaux lumineux résultants sont réunis dans un gulde optique long GEA en sortie duquel le ~ignal lumineux eqt détecté par un détecteur DEA. Ce dernier re~titue le signal hyperfréquence appliqué au modulateur LEB, avec le déphasage apporté par le déphaseur ~EA. Ce signal hyperfréquence peut donc être utilisé comme celui que fournissait le détecteur DEl.
Une méthode analogue peut être appliquée à la réception.
Si le modulateur optique introduit le déphasage qui a été choisi pour la source élémentaire EAi, on obtient un déphasage de l'onde hyper-fréquence à la valeur souhaitée.
Cette possibilité doit être appréciée lorsqu'on a à résoudre un problème particulier.

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Claims (4)

1/ Système d'antenne adaptatif pour rayonnement radioélectrique, ce système comportant - une antenne constituée d'une pluralité d'éléments d'antenne répartis sur une surface dans une zone dite périphérique du système, chacun de ces éléments pouvant émettre et/ou recevoir une fraction de l'énergie de rayonnements qui se propagent, dans l'espace libre extérieur, à au moins une fréquence radioélectrique prédéterminée commune, selon des directions de visée réparties dans l'espace, chacun de ces éléments couplant ce rayonnement à un signal radioélectrique périphérique de même fréquence se propageant dans le système et correspondant à cet élément, - un guide radioélectrique périphérique correspondant également à cet élément pour transmettre ce signal radioélectrique, - un organe de transformation périphérique correspondant à cet élément d'antenne et disposé sur le guide périphérique correspondant pour coupler ce signal radioélectrique périphérique à un signal lumineux correspondant à cet élément d'antenne, ce couplage étant réalisé par modulation ou démodulation de ce signal lumineux, - un guide optique interzonal joignant cette zone périphérique à une zone dite interne du système pour transmettre ce signal lumineux, - un organe de transformation interne correspondant à cet élément d'antenne pour coupler ce signal-lumineux par modulation ou démodulation à un signal radioélectrique interne correspondant également à cet élément d'antenne, - un guide radioélectrique interne correspondant également à cet élément pour transmettre ce signal radioélectrique interne, ces guide radioélectrique et organe de transformation internes, guide optique, organe de transformation et guide radioélectrique périphériques constituant des parties d'une ligne composite correspondant à cet élément, - et un organe central pour émettre et/ou recevoir les signaux radioélectriques de l'ensemble desdits guides radioélectriques internes, de manière à coupler cet organe central à chacun des éléments d'antenne par l'intermédiaire de la ligne composite correspondante, - ce système comportant en outre, sur chacune de ces lignes composites,au moins un organe de commande de phase correspondant au même élément d'antenne et commandant la phase du dit signal radioélectrique périphérique par rapport au dit signal radioélectrique interne pour permettre de choisir parmi diverses directions de visée et d'adapter sur commande le système à la direction de visée choisie, cette adaptation résultant du fait que c'est seulement dans le cas d'un rayonnement extérieur se propageant selon cette direction que les diverses fractions de ces rayonnements qui passent par des divers éléments d'antenne sont couplées en phase audit organe central, - ce système étant notamment caractérisé par le fait que ledit guide optique interzonal est commun à au moins un groupe desdits éléments d'antenne, les signaux lumineux correspondant aux divers éléments d'antenne de ce groupe possédant des fréquences différentes, le système comportant en outre deux déviateurs de lumière, l'un périphérique et l'autre interne, qui devient la lumière d'un angle dépendant de sa fréquence et qui sont communs à tous les éléments d'antenne de ce groupe pour coupler les extrémités périphérique et interne de ce guide optique commun aux divers organes de transformation périphériques et internes, respectivement, qui correspondent aux divers éléments de ce groupe.

2/ Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits éléments d'antenne sont des-éléments mixtes pouvant fonctionner aussi bien en émission qu'en réception d'un dit rayonnement extérieur, le système comportant, en correspondance avec chacun de ces éléments d'antenne, un guide radioélectrique périphérique mixte connecté à cet élément, - un guide radioélectrique périphérique d'émission, - un guide radioélectrique périphérique de réception, - et un circulateur pour coupler ce guide d'émission à ce guide mixte en ce qui concerne les signaux radioélectriques d'émission, et ce guide mixte à ce guide de réception en ce qui concerne les signaux radioélectriques de réception, deux dites voies composites correspondant à cet élément étant une voie d'émission et une voie de réception et comportant en commun ce guide radiofréquence périphérique mixte et ce circulateur, les autres dits organes de ces deux voies étant distincts.

3/ Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits rayonnements, signaux et guides radioélectriques sont des rayonnements, signaux et guides d'hyperfréquences.

4/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit organe de commande de phase est un déphaseur optique placé sur un tronçon optique de déphasage de chaque dite voie composite, ce tronçon recevant un signal lumineux à une fréquence propre à cette voie, ledit organe de transformation interne modulant ou démodulant un signal lumineux équivalent sur un tronçon optique de transformation connecté en parallèle sur ce tronçon de déphasage.