CA1319190C - Antenne composite a diplexage a polarisation circulaire - Google Patents
Antenne composite a diplexage a polarisation circulaireInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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- H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
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- H01Q5/35—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using two or more simultaneously fed points
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- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
L'invention concerne une antenne composite à duplexage à polarisation circulaire. Elle comprend au moins un couple de radiateurs à polarisation linéaire hortogonale et alimentés avec un déphasage de 90.degree.; dans chaque couple, chaque radiateur travaille à deux fréquences différentes (F1, F2) présentant des polarisations orthogonales entre elles. L'invention s'applique en particulier aux antennes utilisées dans les techniques spatiales.
Description
'` ' ' 1319'1qO
La présente invention concerne les antennes composites fonctionnant en ~mission et en réception simultanees sur deux frequences. Pour séparer le canal récepteur du canal émetteur dont la puissance est nettement plus élevée, on utilise generalement un diplexeur. Il est nécessaire de prévoir un duplexeur pour chaque élément actif de l'antenne si bien que le nombre des duplexeurs est égal au nombre d'éléments actifs.
Les duplexeurs présentent généralement un volume et un poids supérieurs à ceux de l'élément radiateur ; de ce fait, l'utilisation de duplexeurs entraine une augmentation importante du poids et de l'encombrement, ce qui est particulièrement gênant dans ; 15 le cas d'applications spatiales. C'est pourquoi il est désirable de réduire le poids et l'encombrement du duplexeur ou meme de le supprimer.
Une solution consiste à utiliser des polarisations opposées pour la transmission et la réception, le polariseur réalisant la séparation nécessaire , cependant, cette solution n'est généralement pas àcceptable au niveau du système complexe.
Une autre solution, qui est décrite dans l'article de T SHIOKAWA et al dans la revue IECE of Japan, technical report, AP 86-60, propose l'utilisation de radiateurs duplexeurs pour obtenir un ~onctionnement en polarisation circulaire. Les radiateurs qui sont proposés dans ce document fournissent un isolement de 20 à 30 dB entre l'émission et la réception et il est actuellement necessaire de prévoir des filtres passe bande pour compléter la séparation désiree.
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. ' ' ` .
: .:
Dans les deux cas qui viennent d'êkre décrits, les radlateurs sont composés de deux radiateurs ~lémentalres, l'un fonctionnant en émission, et 1'autre fonctionnant en réception, qui sont montés selon une configuration astucieuse afin d'occuper la même surface. Dans une première réalisation, le radiateur est constitué d'une pastille (PATCH) double à
duplexage constituée de deux plaques en matière diélectrique munies de revêtements métalliques. On utilise la sélectivité en fréquence entre la pastille du dessus et la pastille du dessous : cette solution est intéressante mais elle complique la structure du radiakeur et au~mente par conséquent, le poids et l'encombrement.
Llimpédance, les performances de polarisation croisée et la configuration sont affectées par la dissymétrie du système d'alimentation. En plus de cela, il faut revoir fortement la conception pour réaliser l'assemblage double des pastilles et leur duplexage.
Une autre solution est décrite dans le brevet français n84 14189 du 17 septembre 1984 ~Publie sous le n2 570 546) de la demanderesse ; il s'agit d'une antenne multifilaire hélicoïdale, constituée de brins de rayonnement indépendants, enroulés en helice autour d'un même noyau, lesdits brins étant décales angulairement de manière régulière les uns par rapport aux autres, au moins deux brins de rayonnement de ladite antenne étant connectés chacun en continu à un appareil émetteur ou récepteur distincts.
Cette dernière solution n'est pas sélective en fréquences et entraîne une perte de gain.
La présente invention a pour objet une antenne du type précité qui permet d'éviter les problèmes qui viennent d'être exposés ainsi que de supprimer les duplexeurs. En outre, l'invention se propose de traiter les problèmes des produits '; ` '' 13'1ql~0 ` 3 .:
d'intermodulation passive, ce qui peut être un facte~r décisif poux éviter l'utilisation de deux ensembles : d'ante~nes separés pour le fonctionnement en transmission et en r~ception.
L'invention permet également de supprimer la polarisation axiale croisée et de r~aliser des configurations de radiation symétrique.
L'invention a pour objet une antenne composite ~ duplexage du type ~ polarisation circulaire. Elle est notamment remarquable en ce qu'elle comprend au moins un couple de radiateurs à
polarisations linéaires orthogonales (verticale et horizontale), les deux radiateurs d'un même couple étant alimentés avec un déphasage relatif de 90~, et en ce que, dans chaque couple de radiateurs, chaque radiateur reçoit et/ou émet des signaux à deux frequences différentes présentant des polarisations orthogonales entre elles, un radiateur travaillant ~
une première fréquence (Fl) en polarisation verticale et une deuxième fréquence (F2) en polarisation horizontale, et l'autre radiateur travaillant à la première fréquence (Fl) en polarisation horizontale et à la deuxième fréquence (F2) en polarisation verticale.
Depréférence,l'utlisation de radiateurs à polarisation circulaire, permet une transmission et une réception simultanées de deux signaux polarisés circulairement et ayant un mode de polarisation identique à dss fréquences différentes, et cela sans interférence mutuelle~
Depréférence,selon un mode de réalisation, une des fréquences est assignée à la réception et l'autre frequence est assign~e ~ l'émission.
De préférence, selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'antenne travaille soit en émission, soit en réception sur les deux fréquences.
l' .
131qlqO
De préférence, selon un mode de réalisation de l'lnvention, l'antenne composite comporte deux couples de radiateurs.
De préference, selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise des répartiteurs de puissance d'alimentation, constitués par des coupleurs hybrides a 3 dB ; ceci permet d'obtenir deux polarisations circulaires par fréquence.
De préference, on utilise des répartiteurs de puissance non compensés dans la zone de bord de l'antenne-réseau.
De préférence, selon un mode de réalisati~n pratique de l'invention, les radiateurs sont constitués par des pastilles en circuit imprimé en forme de microbande, et les lignes d'alimentation sont situées dans le même plan que les radiateurs : avantageusement, les lignes d'alimentation sont imprimées sur le même substrat que les pastilles.
De préférence, on peut également prévoir que les lignes d'alimentation de chaque fréquence sont situées à des niveaux différents ce qui limite la possibilité
de couplage éventuel d'intermodulation d'une bande sur l'autre.
D'autres caract~ristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels :
- la figure 1 représents un couple de radiateurs fournissant une polarisation circulaire, - la figure 2 représente deux couples de radiateurs disposés et alimentés pour fournir une polarisation circulaire, - la figure 3 est un schéma plus détaillé de l'antenne de la figure 1, et - la figure 4 est un schema plus détaillé de l'antenne de la figure 2.
~r . ' `
- ' ' 13191qO
La présente invention est basée sur l'utilisation d'antennes composites ou antennes-réseaux qui comportent au moins un couple d'éléments radiateurs à polarisations linéaires orthogonales, ces deux radiateurs étant disposés l'un par rapport à l'autre et alimentés de manière à realiser une polarisation circulaire ; l'alimentation des deux radiateurs en couple étant faite simplement sous un dephasage mutuel de 90, il est possible de travailler en émission et réception simultanées sans avoir à utiliser de duplexeurs.
La possibilité d'obtenir une polarisation circulaire en utilisant des éléments radiateurs à
polarisation linéaire a été décrite dans l'article JOHN
HUANG "A Technique for an array to Generate Circular Polarization with Linearly Polarized Elements" publié
dans la revue "IEEE Transactions on Antennas and Propagation", volume AP-34, n9 de Sept. 1986. Les figures 1 à 4 illustrent de telles antennes à
polarisations circulaires.
La figure 1 représente une premiere antenne-réseau comportant un seul couple d'éléments rayonnants dont les modes de polarisation sont coplanaires et orthogonaux. Ces deux ~léments, qui peuvent être constitués par des pastilles en circuit imprime 1 et 2, de forme rectangulaire, sont disposés perpendiculairement l'un a l'autre et aliment~s avec un d~phasage de 90, un premier élément 1 étant alimenté
sans déphasage et un deuxième élément 2 étant alimenté
avec un déphasage de 90'.
Sur la ~igure 2, on a représenté un ensemble de deux couples d'éléments à radiateurs à polarisations orthogonales ; les éléments ou pastilles 5 et 6 a polarisation verticale sont combinés avec des pastilles 3 et 4 à polarisation horizontale. L'excitation des éléments à polarisation horizontale 3 et 4 pr~sente un . ~
1 3 1 9 1 ~0 .
~ .
déphasage de 90 par rapport à l'excitation des ~léments à polarisation verticale 5 et 6. On peut obtenir une polarisation circulaire droite ou gauche en fonction de l'orientation et de la phase de l'excitation.
L'invention propose d'utiliser ce type d'alimentation engendrant une polarisation circulaire avec une sélection des fré~uences des deux éléments radiateurs d'un même couple. La figure 3 représente sch~matiquement le circuit d'alimentation d'une telle antenne constituée par un seul couple de deux éléments 7 et 8 à polarisations linéaires orthogonales. Chaque elément radiateur du couple représenté reçoit et/ou émet deux frequences Fl et F2 suivant des modes d'excitation linéaire orthogonaux ; ainsi, l'élement radiateur 7 est alimenté à une fréquence Fl pour laquelle il rayonne en polarisation lineaire verticale et à une fréquence F2 pour laquelle il rayonne en polarisation linéaire horizontale. Le deuxième elément radiateur du couple 8 est alimenté de manière inverse, c'est-à-dire qu'il reçoit ou émet la fréquence Fl et rayonne en polarisation linéaire horizontale et la fréquence fréquence F2 en rayonnant en polarisation linéaire verticale. En d'autres termes, chaque ~lément radiateur supporte deux modes de polarisation linéaire orthogonaux sous deux fréquences diff~rentes.
Le déphasage de l'alimentation pour chaque fréquence est réalisé au moyen de diviseurs ou répartiteurs tels que des répartiteurs hybrides de puissance à 3 dB Dl et D2 ; on peut également utiliser d'autres répartiteurs ou diviseurs de puissance tels que des diviseurs en T avec des longueurs de ligne d'alimentation différentes, pour créer le déphasage.
L'alimentation des pastilles 7 et 8 aux fréquences Fl et F2 est telle que l'ensemble des deux pastilles crée une polarisation circulaire gauche ou , ' l~lql~O
droite selon la répaxtition des fréquences sur chacune des pastilles.
Il est nécessaire que les éléments radiateurs de chaque couple soient adaptés en impédance sur les deux fréquences dans leur deux directions orthogonales, de manière à éviter une réduction du gain. Les fréquences de résonance sont déterminées par un choix approprié des dimensions Ll et L2 de la pastille constituant l'élément radiateur.
Pour réaliser les élements radiateurs à
polarisation linéaire, on peut utiliser tous types de radiateurs appropriés, tels que des dipôles croisés imprimés, des fentes, des radiateurs en cornets, etc, à
la place des pastilles microbandes représentées sur les figures.
on peut également, dans le cas de pastilles, utiliser des pastilles imprimées à deux couches. Dans ce cas, l'espace entre les élements est plus serrée qu'avec des pastilles à double excitation en polarisation circulaire pour lesquelles, il y a plus de couplage mutuel.
Les r~seaux d'alimentation peuvent être dans le même plan que les éléments : ils sont imprimes sur le même substrat dans le cas d'éléments réalisés sous forme de circuits imprimés. On peut également pr~voir, tou~ours dans le cadre d'éléments plats, que les différents lignes d'alimentation soient à des niveau différents. En particulier, on peut disposer les réseaux d'alimentation correspondant aux deux fréquences sur deux niveau séparés, ce qui limite les possibilités de couplage d'une quelcon~ue inter modulation ou les signaux erratiques d'une bande vers l'autre.
L'antenne repr~sentée à la figure 3, qui comporte un seul couple d'éléments, peut être utilisée soit en émission-réception simultanées, une fréquence 131ql90 étant réservée ~ mission et une ~requence à la réception, soit en ~mission ou en r~ception sur les deux fréquences.
Dans le cas d'une antenne composite comportant un seul couple d'él~ments radiateurs, c'est-à-dire dans le cas de la figure 3, on peut polariser d'une manière parfaitement circulaire la radiation dans la ligne de vis~e mais les con~igurations de radiation ne seront pas symétriques.
on peut également utiliser une antenne réseau comportant deux couples d'éléments radiateurs comme représente sur la ~igure 4. Dans ce cas, les configurations de radiation seront symétriques du fait de la symétrie de la configuration elle-meme et une telle antenne à deux couples d'éléments est donc preférable.
Si Ia répartition de la puissance est réalisée au moyen de diviseurs en T, on ne pourra disposer que d'une ~réquence par polarisation circulaire ; par contre, si l'on utilise des coupleurs hybrides ~ 3 dB, on pourra engendrer deux polarisations circulaires par frequence si cela s'avère nécessaire.
Le mode de réalisation représenté à la figure 4 permet d'obtenir toutes les lignes d'alimentation sur le même niveau ; elles peuvent être réalisées sous forme de circuits imprimés en meme temps que les éléments radiateurs ; elles peuvent être également réalisées sous forme de microbandes (microstrip), en forme de lignes (stripline) ou sous forme d'axes rectangulaires (squareaxe) fixés en dessous du plan de base.
on voit que l'invention permet de réaliser une antenne qui est très simple par rapport aux antennes complexes de duplexage de llart antérieur. Par ailleurs, la méthode d'alimentation est compatible avec `' 13191qO
n~importe quel type de radiateur double ~ polarisation linéaire.
Une des raisons de la simplicité de l'antenne selon l'invention esk qu'il n'y a pas besoin de modifier la conception de l'~lément radiateur.
L'optimisation des performances du radiateur, en particulier en ce qui concerne la polarisation croisée et la réduction du couplage mutuel, améliore également la symétrie de configuration de la radiation.
Les prcduits d'intermodulation passive engendrés dans le circuit émetteur sont isolés du canal recepteur, ce qui n'est pas le cas des antennes réseaux classiques dans lesquelles les canaux d'émission et de réception utilisent le même réseau d'alimentation en amont du duplexeur. Ceci doit être un facteur decisi~
pour éviter d'avoir à utiliser deux antennes réseaux separées pour le fonctionnement n émetteur-recepteur.
La méthode d'alimentation d'un réseau de duplexage selon l'invention comprend les réseaux de la bande F et permet l'application à des réseaux et à des sources des satellites relais de transmission de données, le réseau actif ARAMIS, les radiateurs LOCSTAR
etc... (European Data Relay Satellite).
La description ci-dessus n'a ét~ fournie qu'à
titre d'exemple nullement limitatif et il est evident que l'on peut y apporter des modifications ou variantes sans sortir du cadre de la présente invention.
En particulier, l'invention s'applique aux antennes réseaux comportant un nombre quelconque de couples d'éléments radiateurs à polarisation lineaire pourvu que leur orientation et leur déphasage soient appropriés. Par ailleurs, comme indiqué plus haut, l~invention s'applique à tout type d'éléments radiateurs polarisés linéairement ou même elliptiquement.
.
Il peut être n~cessaire de réaliser une répartition non compensée au moyen d'un diviseur en T
ou de diviseurs hybrides, en particulier dans la région de bord d'un r~seau dans lequel les conditions de couplage mutuel ne seraient pa~ symétriques et pourraient induire une polarisation croisés avec un système équilibré.
La présente invention concerne les antennes composites fonctionnant en ~mission et en réception simultanees sur deux frequences. Pour séparer le canal récepteur du canal émetteur dont la puissance est nettement plus élevée, on utilise generalement un diplexeur. Il est nécessaire de prévoir un duplexeur pour chaque élément actif de l'antenne si bien que le nombre des duplexeurs est égal au nombre d'éléments actifs.
Les duplexeurs présentent généralement un volume et un poids supérieurs à ceux de l'élément radiateur ; de ce fait, l'utilisation de duplexeurs entraine une augmentation importante du poids et de l'encombrement, ce qui est particulièrement gênant dans ; 15 le cas d'applications spatiales. C'est pourquoi il est désirable de réduire le poids et l'encombrement du duplexeur ou meme de le supprimer.
Une solution consiste à utiliser des polarisations opposées pour la transmission et la réception, le polariseur réalisant la séparation nécessaire , cependant, cette solution n'est généralement pas àcceptable au niveau du système complexe.
Une autre solution, qui est décrite dans l'article de T SHIOKAWA et al dans la revue IECE of Japan, technical report, AP 86-60, propose l'utilisation de radiateurs duplexeurs pour obtenir un ~onctionnement en polarisation circulaire. Les radiateurs qui sont proposés dans ce document fournissent un isolement de 20 à 30 dB entre l'émission et la réception et il est actuellement necessaire de prévoir des filtres passe bande pour compléter la séparation désiree.
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Dans les deux cas qui viennent d'êkre décrits, les radlateurs sont composés de deux radiateurs ~lémentalres, l'un fonctionnant en émission, et 1'autre fonctionnant en réception, qui sont montés selon une configuration astucieuse afin d'occuper la même surface. Dans une première réalisation, le radiateur est constitué d'une pastille (PATCH) double à
duplexage constituée de deux plaques en matière diélectrique munies de revêtements métalliques. On utilise la sélectivité en fréquence entre la pastille du dessus et la pastille du dessous : cette solution est intéressante mais elle complique la structure du radiakeur et au~mente par conséquent, le poids et l'encombrement.
Llimpédance, les performances de polarisation croisée et la configuration sont affectées par la dissymétrie du système d'alimentation. En plus de cela, il faut revoir fortement la conception pour réaliser l'assemblage double des pastilles et leur duplexage.
Une autre solution est décrite dans le brevet français n84 14189 du 17 septembre 1984 ~Publie sous le n2 570 546) de la demanderesse ; il s'agit d'une antenne multifilaire hélicoïdale, constituée de brins de rayonnement indépendants, enroulés en helice autour d'un même noyau, lesdits brins étant décales angulairement de manière régulière les uns par rapport aux autres, au moins deux brins de rayonnement de ladite antenne étant connectés chacun en continu à un appareil émetteur ou récepteur distincts.
Cette dernière solution n'est pas sélective en fréquences et entraîne une perte de gain.
La présente invention a pour objet une antenne du type précité qui permet d'éviter les problèmes qui viennent d'être exposés ainsi que de supprimer les duplexeurs. En outre, l'invention se propose de traiter les problèmes des produits '; ` '' 13'1ql~0 ` 3 .:
d'intermodulation passive, ce qui peut être un facte~r décisif poux éviter l'utilisation de deux ensembles : d'ante~nes separés pour le fonctionnement en transmission et en r~ception.
L'invention permet également de supprimer la polarisation axiale croisée et de r~aliser des configurations de radiation symétrique.
L'invention a pour objet une antenne composite ~ duplexage du type ~ polarisation circulaire. Elle est notamment remarquable en ce qu'elle comprend au moins un couple de radiateurs à
polarisations linéaires orthogonales (verticale et horizontale), les deux radiateurs d'un même couple étant alimentés avec un déphasage relatif de 90~, et en ce que, dans chaque couple de radiateurs, chaque radiateur reçoit et/ou émet des signaux à deux frequences différentes présentant des polarisations orthogonales entre elles, un radiateur travaillant ~
une première fréquence (Fl) en polarisation verticale et une deuxième fréquence (F2) en polarisation horizontale, et l'autre radiateur travaillant à la première fréquence (Fl) en polarisation horizontale et à la deuxième fréquence (F2) en polarisation verticale.
Depréférence,l'utlisation de radiateurs à polarisation circulaire, permet une transmission et une réception simultanées de deux signaux polarisés circulairement et ayant un mode de polarisation identique à dss fréquences différentes, et cela sans interférence mutuelle~
Depréférence,selon un mode de réalisation, une des fréquences est assignée à la réception et l'autre frequence est assign~e ~ l'émission.
De préférence, selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'antenne travaille soit en émission, soit en réception sur les deux fréquences.
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De préférence, selon un mode de réalisation de l'lnvention, l'antenne composite comporte deux couples de radiateurs.
De préference, selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise des répartiteurs de puissance d'alimentation, constitués par des coupleurs hybrides a 3 dB ; ceci permet d'obtenir deux polarisations circulaires par fréquence.
De préference, on utilise des répartiteurs de puissance non compensés dans la zone de bord de l'antenne-réseau.
De préférence, selon un mode de réalisati~n pratique de l'invention, les radiateurs sont constitués par des pastilles en circuit imprimé en forme de microbande, et les lignes d'alimentation sont situées dans le même plan que les radiateurs : avantageusement, les lignes d'alimentation sont imprimées sur le même substrat que les pastilles.
De préférence, on peut également prévoir que les lignes d'alimentation de chaque fréquence sont situées à des niveaux différents ce qui limite la possibilité
de couplage éventuel d'intermodulation d'une bande sur l'autre.
D'autres caract~ristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels :
- la figure 1 représents un couple de radiateurs fournissant une polarisation circulaire, - la figure 2 représente deux couples de radiateurs disposés et alimentés pour fournir une polarisation circulaire, - la figure 3 est un schéma plus détaillé de l'antenne de la figure 1, et - la figure 4 est un schema plus détaillé de l'antenne de la figure 2.
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La présente invention est basée sur l'utilisation d'antennes composites ou antennes-réseaux qui comportent au moins un couple d'éléments radiateurs à polarisations linéaires orthogonales, ces deux radiateurs étant disposés l'un par rapport à l'autre et alimentés de manière à realiser une polarisation circulaire ; l'alimentation des deux radiateurs en couple étant faite simplement sous un dephasage mutuel de 90, il est possible de travailler en émission et réception simultanées sans avoir à utiliser de duplexeurs.
La possibilité d'obtenir une polarisation circulaire en utilisant des éléments radiateurs à
polarisation linéaire a été décrite dans l'article JOHN
HUANG "A Technique for an array to Generate Circular Polarization with Linearly Polarized Elements" publié
dans la revue "IEEE Transactions on Antennas and Propagation", volume AP-34, n9 de Sept. 1986. Les figures 1 à 4 illustrent de telles antennes à
polarisations circulaires.
La figure 1 représente une premiere antenne-réseau comportant un seul couple d'éléments rayonnants dont les modes de polarisation sont coplanaires et orthogonaux. Ces deux ~léments, qui peuvent être constitués par des pastilles en circuit imprime 1 et 2, de forme rectangulaire, sont disposés perpendiculairement l'un a l'autre et aliment~s avec un d~phasage de 90, un premier élément 1 étant alimenté
sans déphasage et un deuxième élément 2 étant alimenté
avec un déphasage de 90'.
Sur la ~igure 2, on a représenté un ensemble de deux couples d'éléments à radiateurs à polarisations orthogonales ; les éléments ou pastilles 5 et 6 a polarisation verticale sont combinés avec des pastilles 3 et 4 à polarisation horizontale. L'excitation des éléments à polarisation horizontale 3 et 4 pr~sente un . ~
1 3 1 9 1 ~0 .
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déphasage de 90 par rapport à l'excitation des ~léments à polarisation verticale 5 et 6. On peut obtenir une polarisation circulaire droite ou gauche en fonction de l'orientation et de la phase de l'excitation.
L'invention propose d'utiliser ce type d'alimentation engendrant une polarisation circulaire avec une sélection des fré~uences des deux éléments radiateurs d'un même couple. La figure 3 représente sch~matiquement le circuit d'alimentation d'une telle antenne constituée par un seul couple de deux éléments 7 et 8 à polarisations linéaires orthogonales. Chaque elément radiateur du couple représenté reçoit et/ou émet deux frequences Fl et F2 suivant des modes d'excitation linéaire orthogonaux ; ainsi, l'élement radiateur 7 est alimenté à une fréquence Fl pour laquelle il rayonne en polarisation lineaire verticale et à une fréquence F2 pour laquelle il rayonne en polarisation linéaire horizontale. Le deuxième elément radiateur du couple 8 est alimenté de manière inverse, c'est-à-dire qu'il reçoit ou émet la fréquence Fl et rayonne en polarisation linéaire horizontale et la fréquence fréquence F2 en rayonnant en polarisation linéaire verticale. En d'autres termes, chaque ~lément radiateur supporte deux modes de polarisation linéaire orthogonaux sous deux fréquences diff~rentes.
Le déphasage de l'alimentation pour chaque fréquence est réalisé au moyen de diviseurs ou répartiteurs tels que des répartiteurs hybrides de puissance à 3 dB Dl et D2 ; on peut également utiliser d'autres répartiteurs ou diviseurs de puissance tels que des diviseurs en T avec des longueurs de ligne d'alimentation différentes, pour créer le déphasage.
L'alimentation des pastilles 7 et 8 aux fréquences Fl et F2 est telle que l'ensemble des deux pastilles crée une polarisation circulaire gauche ou , ' l~lql~O
droite selon la répaxtition des fréquences sur chacune des pastilles.
Il est nécessaire que les éléments radiateurs de chaque couple soient adaptés en impédance sur les deux fréquences dans leur deux directions orthogonales, de manière à éviter une réduction du gain. Les fréquences de résonance sont déterminées par un choix approprié des dimensions Ll et L2 de la pastille constituant l'élément radiateur.
Pour réaliser les élements radiateurs à
polarisation linéaire, on peut utiliser tous types de radiateurs appropriés, tels que des dipôles croisés imprimés, des fentes, des radiateurs en cornets, etc, à
la place des pastilles microbandes représentées sur les figures.
on peut également, dans le cas de pastilles, utiliser des pastilles imprimées à deux couches. Dans ce cas, l'espace entre les élements est plus serrée qu'avec des pastilles à double excitation en polarisation circulaire pour lesquelles, il y a plus de couplage mutuel.
Les r~seaux d'alimentation peuvent être dans le même plan que les éléments : ils sont imprimes sur le même substrat dans le cas d'éléments réalisés sous forme de circuits imprimés. On peut également pr~voir, tou~ours dans le cadre d'éléments plats, que les différents lignes d'alimentation soient à des niveau différents. En particulier, on peut disposer les réseaux d'alimentation correspondant aux deux fréquences sur deux niveau séparés, ce qui limite les possibilités de couplage d'une quelcon~ue inter modulation ou les signaux erratiques d'une bande vers l'autre.
L'antenne repr~sentée à la figure 3, qui comporte un seul couple d'éléments, peut être utilisée soit en émission-réception simultanées, une fréquence 131ql90 étant réservée ~ mission et une ~requence à la réception, soit en ~mission ou en r~ception sur les deux fréquences.
Dans le cas d'une antenne composite comportant un seul couple d'él~ments radiateurs, c'est-à-dire dans le cas de la figure 3, on peut polariser d'une manière parfaitement circulaire la radiation dans la ligne de vis~e mais les con~igurations de radiation ne seront pas symétriques.
on peut également utiliser une antenne réseau comportant deux couples d'éléments radiateurs comme représente sur la ~igure 4. Dans ce cas, les configurations de radiation seront symétriques du fait de la symétrie de la configuration elle-meme et une telle antenne à deux couples d'éléments est donc preférable.
Si Ia répartition de la puissance est réalisée au moyen de diviseurs en T, on ne pourra disposer que d'une ~réquence par polarisation circulaire ; par contre, si l'on utilise des coupleurs hybrides ~ 3 dB, on pourra engendrer deux polarisations circulaires par frequence si cela s'avère nécessaire.
Le mode de réalisation représenté à la figure 4 permet d'obtenir toutes les lignes d'alimentation sur le même niveau ; elles peuvent être réalisées sous forme de circuits imprimés en meme temps que les éléments radiateurs ; elles peuvent être également réalisées sous forme de microbandes (microstrip), en forme de lignes (stripline) ou sous forme d'axes rectangulaires (squareaxe) fixés en dessous du plan de base.
on voit que l'invention permet de réaliser une antenne qui est très simple par rapport aux antennes complexes de duplexage de llart antérieur. Par ailleurs, la méthode d'alimentation est compatible avec `' 13191qO
n~importe quel type de radiateur double ~ polarisation linéaire.
Une des raisons de la simplicité de l'antenne selon l'invention esk qu'il n'y a pas besoin de modifier la conception de l'~lément radiateur.
L'optimisation des performances du radiateur, en particulier en ce qui concerne la polarisation croisée et la réduction du couplage mutuel, améliore également la symétrie de configuration de la radiation.
Les prcduits d'intermodulation passive engendrés dans le circuit émetteur sont isolés du canal recepteur, ce qui n'est pas le cas des antennes réseaux classiques dans lesquelles les canaux d'émission et de réception utilisent le même réseau d'alimentation en amont du duplexeur. Ceci doit être un facteur decisi~
pour éviter d'avoir à utiliser deux antennes réseaux separées pour le fonctionnement n émetteur-recepteur.
La méthode d'alimentation d'un réseau de duplexage selon l'invention comprend les réseaux de la bande F et permet l'application à des réseaux et à des sources des satellites relais de transmission de données, le réseau actif ARAMIS, les radiateurs LOCSTAR
etc... (European Data Relay Satellite).
La description ci-dessus n'a ét~ fournie qu'à
titre d'exemple nullement limitatif et il est evident que l'on peut y apporter des modifications ou variantes sans sortir du cadre de la présente invention.
En particulier, l'invention s'applique aux antennes réseaux comportant un nombre quelconque de couples d'éléments radiateurs à polarisation lineaire pourvu que leur orientation et leur déphasage soient appropriés. Par ailleurs, comme indiqué plus haut, l~invention s'applique à tout type d'éléments radiateurs polarisés linéairement ou même elliptiquement.
.
Il peut être n~cessaire de réaliser une répartition non compensée au moyen d'un diviseur en T
ou de diviseurs hybrides, en particulier dans la région de bord d'un r~seau dans lequel les conditions de couplage mutuel ne seraient pa~ symétriques et pourraient induire une polarisation croisés avec un système équilibré.
Claims (9)
1. Antenne composite à duplexage à polarisation circulaire, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un couple de radiateurs à polarisations linéaires orthogonale, verticale et horizontale, les deux radiateurs d'un même couple étant alimentés avec un déphasage relatif de 90°, et en ce que dans chaque couple de radiateurs, chaque radiateur reçoit ou émet des signaux à deux fréquences différentes présentant des polarisations orthogonales entre les fréquences, un des radiateurs travaillant à une première fréquence F1 en polarisation verticale et à une deuxième fréquence F2 en polarisation horizontale, et l'autre radiateur travaillant à la première fréquence F1 en polari-sation horizontale et à la deuxième fréquence F2 en polarisation verticale.
2. Antenne composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que une des fréquences est affectée à une émission et une autre des fréquences est affectée à une réception.
3. Antenne composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'antenne travaille soit en émission, soit en réception sur les deux fréquences F1 et F2.
4. Antenne composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un couple de radia-teurs est constitué de deux couples d'éléments radiateurs.
5. Antenne composite selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que des répartiteurs de puissance d'alimentation sont des coupleurs hybrides à 3 dB.
6. Antenne composite selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que l'on prévoit des répartiteurs de puissance non compensés dans une zone de bord de ladite antenne composite.
7. Antenne composite selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que des lignes d'alimentation sont disposées dans un même plan que des éléments radiateurs formant les radiateurs.
8. Antenne composite selon la revendication 7, caractérisée en ce que les éléments radiateurs sont réalisés sous forme de circuits imprimés sur un substrat et en ce que les lignes d'alimentation sont également réalisées en circuits imprimés sur le même substrat.
9. Antenne composite selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que des alimentations des deux fréquences sont disposées à des niveaux différents.
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