EP0091343A1 - Antenne Cassegrain inversée pour radar à fonction multiple - Google Patents

Antenne Cassegrain inversée pour radar à fonction multiple Download PDF

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EP0091343A1
EP0091343A1 EP83400605A EP83400605A EP0091343A1 EP 0091343 A1 EP0091343 A1 EP 0091343A1 EP 83400605 A EP83400605 A EP 83400605A EP 83400605 A EP83400605 A EP 83400605A EP 0091343 A1 EP0091343 A1 EP 0091343A1
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EP
European Patent Office
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elements
reflector
cassegrain antenna
layer
reflective layer
Prior art date
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EP83400605A
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English (en)
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EP0091343B1 (fr
Inventor
Jean-Michel Brucker
Bernard Estang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP0091343B1 publication Critical patent/EP0091343B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions [2D], e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161—Collapsible reflectors
    • H01Q15/162—Collapsible reflectors composed of a plurality of rigid panels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to an inverted Cassegrain antenna intended to be used in standby or in tracking and capable of providing an enlarged beam either in the ground visualization site plan or in the bearing plane (anticollision) while retaining the qualities of a primary beam end.
  • the inverted Cassegrain antenna is known and has for example been described in American patent US Pat. No. 3,771,160 which relates to an inverted Cassegrain antenna with polarization rotation.
  • the antenna described in this patent comprises a planar auxiliary reflector constituted by a plurality of arrays of parallel conducting wires and by a metal plate, Ja pJaque and the arrays of wires being parallel and separated by a dielectric. It operates at at least two frequencies but cannot be used in combination with a multi-function radar, standby or tracking.
  • the beam emitted by the antenna has a shape adapted, at a given moment, to the function for which it is used. This has already been done on simple antennas, by switching from primary sources or by modifying the shape of the antenna. However, this means of adapting an antenna to the different functions of a radar does not give good results in the case of an inverted Cassegrain antenna. In fact, the performance of the Cassegrain antenna is reduced if the primary sources of this antenna are multiplied or if the parabolic reflector is deformed, which makes it necessary to modify the beam focusing device.
  • An advantageous means for producing an inverse Cassegrain antenna with multiple function is to modify the shape of the polarization rotation mirror with which it is provided, in order to widen the beam in a determined direction.
  • the articulation between the two polarizing reflector elements can be produced in the form of a single hinge glued to the rear part of the polarization rotation mirror. But this type of articulation causes radioelectric discontinuities both at the level of the front face of the polarizer and at the level of the reflector on the rear face and a radioelectric mismatch at the level of the articulation. These discontinuities deteriorate the characteristics of the antenna when the elements of the mirror are made coplanar.
  • the object of the present addition makes it possible to remedy the above-mentioned drawbacks and to maintain mechanical and radioelectric continuity at the level of the hinge articulating two elements of the reflective polarizer according to the main patent, throughout the travel and whatever the angle of inclination of the movable element.
  • the present addition also aims to restore the phase shift of 180 ° at the level of the cut existing between two elements and to keep the flatness of the polarizer-reflector.
  • the reverse Cassegrain antenna with polarization rotation for multiple-function radar the planar reflector-polarizer elements each of which comprise a reflective layer kept parallel, by means of a layer of dielectric material, to a sheet of parallel metallic wires, inclined at 45 ° with respect to the direction of polarization of the incident radiation, is characterized in that the hinge, around which two planar polarizing reflector elements are articulated, is constituted at the front by the sheet of metallic wires which continuously covers all of the planar polarizing reflecting elements and adheres to the intermediate layer in dielectric and at the rear by a metal tab which is parallel to the surface of said ply, which is integral with the reflective layer of the first reflector-polarizing element by fixing means and which is in electrical contact by conducting means with the back of the reflective layer of the second reflective-polarizing element, movable relative to the first element.
  • a reverse type Cassegrain antenna of known type comprises, as shown in FIG. 1, a primary source S intended for emit high frequency electromagnetic waves, a primary parabolic reflector R 1 , of axis xx 'of revolution, reflecting the radiation from the primary source S and transmitting selectively the radiation having a rectilinear crossed polarization, and an auxiliary reflector R 2 ( or mirror) with polarization rotation, of planar form, the assembly constituting a focusing system.
  • the primary source S has the role, on the emission, of illuminating the focusing system with an electromagnetic wave with rectilinear polarization (horizontal polarization for example), radiating a well-defined amplitude, phase and polarization revolution diagram and , at the reception, to collect in the best conditions, the energy provided by the echo and concentrated by the focusing system in the vicinity of its focus F, in the form of a diffraction diagram.
  • an electromagnetic wave with rectilinear polarization horizontal polarization for example
  • the primary source S (FIG. 1) disposed at the focal point F of the parabolic reflector R 1 emits radiation with linear (horizontal) polarization which is totally reflected by the parabolic reflector R 1 , the angle formed by the incident ray and the reflected radius being equal to I angJe of the incident ray and the axis xx 'of the reflector R 1 .
  • the reverse Cassegrain antenna comprises a primary source S, a parabolic primary reflector R reflecting the primary radiation coming from the source S and being able to selectively transmit the radiation having a rectilinear crossed polarization, this source S being substantially arranged at the focal point F of the primary reflector R, a polarization rotation mirror formed by at least two refJecting-polarizing elements of planar shape, joined in pairs by a hinge allowing their articulation.
  • the hinges are available entered in a direction perpendicular to the desired beam widening plane.
  • This reflector R can for example consist of a layer of horizontal wires when the rectilinear polarization of the incident wave coming from the primary source S is horizontal.
  • the reflector-polarizing elements composing the polarization rotation mirror may have variable relative inclinations.
  • the movement of the elements around their hinge and their immobilization in a determined position are obtained, in the antenna according to the invention, by means of a control device intended to be actuated during the operation of the radar.
  • the remote control device 20 is shown only, by way of nonlimiting example, in FIG. 2 so as not to overload the drawings and in order to allow a better understanding of the latter.
  • the polarization rotation mirror designated by the reference M 1 is made up of two polarizing reflector elements e l , e 2 forming an angle between them and joined by the hinge C 1 perpendicular to the plane beam widening, which is here the plane of symmetry of the antenna coincides with the plane of the figure.
  • the control device 20 is for example constituted by a motor secured to the mirror M 1 , the axis 201 of which is constituted by an endless screw provided with a slider 202 driven by the endless screw 201 in translation in the direction of the mirror M 1 in the plane of Figure 2.
  • the movable cursor 202 is provided with an index 203 movable in a direction ⁇ perpendicular to the direction of translation of the cursor and driven in this direction by a gear system.
  • the movable index 203 has one of its ends engaged in a slide arranged on the back of the reflecting surface of the polarizing reflective element e 2 .
  • the slide for reasons of simplification, is not shown in FIG. 2.
  • the motor 20 is controlled by control signals at a control input 200.
  • ⁇ representative of an angle ⁇ .
  • Any other equivalent control means of the reflective element e 2 does not depart from the scope of the present invention.
  • the diameters of the polarization rotation mirror (when the elements which compose it are coplanar) which are respectively perpendicular and parallel to the hinges are designated by D and D 'respectively.
  • This mirror M 1 therefore makes it possible to return to the parabolic reflector R rays having different angles of reflection depending on the element e 1 or e 2 towards which they fall.
  • iJ exist two radiating pupils having slightly different complex amplitude distributions which cooperate to form the desired beam in space.
  • the articulation C 1 introduces a Joi of linear phase proportional to the angle ⁇ that the elements e 1 and e 2 make between them.
  • y is the distance c of the hinge 1 to the axis xx 'of the antenna (D 0/2 ⁇ y ⁇ D 0/2).
  • D 0 being the diameter of the mirror, the phase law can be written for a point of the mirror located at the distance y, from the axis.
  • the hinge C 1 articulating the two elements e 1 and e 2 constituting the polarizing mirror of FIG. 2 is located at one third of the diameter D and is perpendicular to the vertical plane of symmetry of the antenna, represented by the plane of FIG. 3 and containing the diameter D.
  • the element e 2 which is the smallest element, is inclined at an angle ⁇ of 7 ° for example relative to to the element e l .
  • Such a mirror M 1 allows coverage on site with a decrease gain gain substantially obeying a square cosecant law, such that the level at -17 dB is reached at 20 ° from the axis instead of the 5 ° obtained with a conventional fine beam ( Figure 5).
  • the characteristics of the beam are also not very selective in frequency.
  • the polarizing mirror M 2 consists of three reflector-polarizing elements e l , e 2 , e 3 hinged together by two symmetrical hinges C 1 , C 2 relative to a diameter of the antenna perpendicular to the diameter D.
  • Such a mirror in the same manner as previously, makes it possible to obtain an operation of the antenna with a fine beam and “monopulse” channels, that is to say -dire channels for obtaining a deviation measurement signal of a target echo with respect to the axis xx 'of antenna I or a wide beam and a track "monopulse" when the reflector-polarizer elements e l , e 2 , e 3 are respectively coplanar or symmetrically inclined by a dihedral angle ⁇ relative to the plane of the element e 2 , and operation with an asymmetric widened beam, as shown in FIG. 5 when the reflector-polarizing elements are asymmetrically inclined.
  • FIG. 5 represents, along the vertical plane of symmetry of the antenna, a radiation diagram as a function of a direction 0 relative to the axis xx '. A relative maximum of radiation is obtained in the direction 2 ⁇ .
  • the characteristics of the beam emitted by the antenna of FIG. 2 are not very selective in frequency.
  • the reflector-polarizing elements (e l , e 2 in FIGS. 2 to 4 for example) can be, in a known manner represented by FIG. 8, consisting of a metal plate P and a sheet N of parallel wires inclined at 45 ° with respect to the direction of the incident rectilinear polarization, this sheet N being arranged at k ⁇ / 4 of the plate P, k being an odd whole number and At the operating wavelength of the antenna.
  • an incident wave O 1 with horizontal rectilinear polarization can be considered as the superposition of two component wave equiphase O ' 1 and O " 1 whose polarization planes are inclined at 45 ° relative to the polarization plane of the incident wave O 1 , the first component O ' 1 being parallel to the wires of the sheet N and the second component O " 1 being perpendicular to these wires.
  • the first component O ′ 1 is therefore reflected by the wires while the second component O ′′ 1 crosses the sheet N after having traveled a path equal to 2k ⁇ / 4, that is to say a path equal to k A / 2.
  • the second reflected O " 2 component is therefore phase shifted by ⁇ relative to the first reflected O ' 2 component and the combination of the two components then creates an O 2 wave with vertical polarization which can pass through the parabolic reflector letting the radiation pass through.
  • vertical polarization and reflecting horizontally polarized radiation It is also possible to use systems with parallel metal blades also inclined at 45 ° relative to the direction of incident polarization of the radiation to produce these reflector-polarizing elements without departing from the scope of the present invention.
  • the polarization rotation mirror according to the invention comprises a skin N sufficiently rigid to allow good guidance without being brittle at the level of the joint.
  • This skin consists N of a network of wires 100 and different prepregs of resin and glue 101 and covers the entire surface of the mirror formed in the case of Ja in figure 10 of two reflector-polarizing elements e 1 considered to be fixed and e 2 movable relative to e 1 around the joint C 1 .
  • the slot existing between the two elements e 1 and e 2 is covered by the skin N and is designated by the reference 111
  • the element e 2 is composed successively from the front face covered by the skin N towards the face back of a layer 102, respectively 103, of foam or honeycomb for example, whose adhesion to the skin N is facilitated by the composition of said skin.
  • the element e 2 , or e 1 then comprises a thin layer 104, or 105, serving as a reflector and a layer 106, or 107, as a dielectric.
  • the thin reflective layer 104, or 105 may for example be a metallic film or a network of wires or else a composite material based on carbon fibers.
  • the thickness of layer 106 or 107 of dielectric is calculated to compensate for the difference between the dielectric constant of layer 102, or 103, of foam or honeycomb and that of air.
  • a metal strip 108 completely covers the slot 111. It is bonded to the dielectric layer 107 of the fixed element e 1 and in electrical contact with the reflective layer 105 by pillars 110. It follows the movement of the mobile element e 2 by maintaining electrical contact with the reflective layer 104 by means 109.
  • This structure provides electrical continuity at the front side since the wire network covers the entire surface of the mirror and therefore both the elements e 1 and e 2 without interruption. On the other hand, it ensures good guidance of the movable element.
  • the metal tongue 108 is movable while ensuring electrical continuity over the entire reflecting surface during the movement of the element e 2 . It is located at a distance from the skin N, such that the phase shift is 180 ° in the slot.
  • an inverted Cassegrain antenna whose the beam can be widened in operation in a site or deposit direction and which comprises a polarization rotation mirror having electrical continuity on the front face and a phase shift of 180 ° over the entire surface of the polarizer.

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Abstract

La présente invention concerne une antenne Cassegrain inversée à rotation de polarisation. Le miroir polariseur utilisé se compose de deux ou plusieurs éléments réflecteurs-polariseurs articulés autour de charnières perpendiculaires à la direction d'élargissement désirée. Une nappe N comprenant des fils métalliques parallèles (100) recouvre l'ensemble des éléments. Pour chaque élément (e1, e2) un film métallique (105, 104) est séparé de la nappe N par une première couche diélectrique (103, 102) et d'une languette métallique (108), fixée au film (105) et en contact éléctrique avec le film (104), par une deuxième couche diélectrique (107, 106). La présente invention est applicable aux radars à fonction multiple.

Description

  • La présente invention concerne une antenne Cassegrain inversé destinée à être utilisée en veille ou en poursuite et pouvant fournir un faisceau élargi soit dans le plan de site visualisation au sol soit dans Je plan gisement (anticollision) tout en conservant les qualités d'un faisceau primaire fin.
  • L'antenne Cassegrain inversée est connue et a par exemple été décrite dans le brevet américain US 3 771 160 qui concerne une antenne Cassegrain inversée à rotation de polarisation. L'antenne décrite dans ce brevet comprend un réflecteur auxiliaire plan constitué par une pluralité de réseaux de fils conducteurs parallèles et par une plaque métallique, Ja pJaque et les réseaux de fils étant parallèles et séparés par un diélectrique. Elle fonctionne à au moins deux fréquences mais ne peut pas être utilisée en association avec un radar à fonction multiple, veille ou poursuite.
  • Dans un radar à fonction multiple il est en effet souhaitable que le faisceau émis par l'antenne ait une forme adaptée, à un moment donné, à la fonction pour laquelle il est utilisé. Ceci a déjà été réalisé sur des antennes simples, par commutation de sources primaires ou par modification de la forme de l'antenne. Mais ce moyen d'adaptation d'une antenne aux différentes fonctions d'un radar ne donne pas de bons résultats dans le cas d'une antenne Cassegrain inversée. En effet les performances de l'antenne Cassegrain sont réduites si l'on multiplie les sources primaires de cette antenne ou si l'on déforme le réflecteur parabolique, ce qui oblige à modifier le dispositif de focalisation du faisceau.
  • Un moyen avantageux pour réaliser une antenne Cassegrain inversée à fonction multiple est de modifier la forme du miroir à rotation de polarisation dont elle est munie, afin d'élargir le faisceau dans une direction déterminée.
  • On connait par le brevet Français n° 2 448 233 déposé le 2 Février 1979 une antenne Cassegrain inversée à fonction multiple, comportant un miroir à rotation de polarisation constitué de deux ou plusieurs éléments polariseurs-réflecteurs articulés deux à deux autour d'une charnière orthogonale à la direction d'élargissement désirée pour le faisceau.
  • L'articulation entre les deux éléments réflecteurs polariseurs peut être réalisée sous Ja forme d'une sirnple charnière collée sur la partie arrière du miroir à rotation de polarisation. Mais ce type d'articulation entraîne des discontinuités radioélectriques tant au niveau de Ja face avant du polariseur qu'au niveau du réflecteur sur la face arrière et une désadaptation radioélectrique au niveau de J'articulation. Ces discontinuités détériorent les caractéristiques de l'antenne lorsque les éléments du miroir sont rendus coplanaires.
  • Ces détériorations dues à la discontinuité électrique sont accentuées par les défauts mécaniques inhérents à une charnière de ce type. En effet, il subsiste un espacement de quelques millimètres entre les deux parties du miroir en position coplanaire. De plus la charnière ne couvre pas toute la largeur du miroir au niveau de la coupure. Par conséquent le positionnement de J'éJément mobile e2 n'a pas la même précision sur toute la largeur de la coupure.
  • Ces détériorations électriques et mécaniques entraînent une remontée de lobes secondaires lointains pour certains débattements.
  • L'objet de la présente addition permet de remédier aux inconvénients ci-dessus mentionnés et de conserver une continuité mécanique et radioélectrique au niveau de la charnière articulant deux éléments du polariseur réflecteur selon le brevet principal, pendant tout le débattement et quel que soit l'angle d'inclinaison de l'élément mobile.
  • La présente addition a également pour but de rétablir le déphasage de 180° au niveau de la coupure existant entre deux éléments et de conserver la planéité du polariseur-réflecteur.
  • Selon J'invention, l'antenne Cassegrain inversée à rotation de polarisation pour radar à fonction multiple dont les éléments réflecteurs-polariseurs plans comprennent chacun une couche réflectrice maintenue parallèle, par l'intermédiaire d'une couche de matériau diélectrique, à une nappe de fils métalliques parallèles, inclinées à 45° par rapport à la direction de polarisation du rayonnement incident, est caractérisé en ce que la charnière, autour de làquelle deux éléments réflecteurs polariseurs plans sont articulés, est constituée à l'avant par la nappe de fils métalliques qui recouvre de façon continue la totalité des éléments réflecteurs polariseurs plans et adhère à la couche intermédiaire en diélectrique et à l'arrière par une languette métallique qui est parallèle à la surface de ladite nappe, qui est solidaire de la couche réflectrice du premier élément réflecteur-polariseur par des moyens de fixation et qui est en contact électrique par des moyens conducteurs avec le dos de la couche réfJectrice du second élément réflecteur-polariseur, mobile par rapport au premier élément.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après avec référence aux figures ci-annexées qui représentent.
    • - la figure 1, une antenne Cassegrain inversée à miroir plan polariseur de type classique ;
    • - la figure 2, un exemple de réalisation d'une antenne Cassegrain inversée, pour radar à fonction multiple ;
    • - les figures 3 et 4, respectivement une vue de profil et de face du miroir utilisé dans la figure 2 ;
    • - la figure 5, les caractéristiques d'un faisceau large obtenu avec une antenne suivant l'invention ;
    • - les figures 6 et 7, respectivement les vues de profil et de face d'un mode de réalisation particulier du miroir à rotation de polarisation utilisé pour un radar à fonction multiple ;
    • - la figure 8, un détail de réalisation du miroir à rotation de polarisation utilisé dans la figure 2 ; et
    • - la figure 9, la coupe transversale du miroir à rotation de polarisation selon l'invention.
  • Une antenne Cassegrain inversée de type connu comporte, comme le montre la figure 1, une source primaire S destinée à émettre des ondes électromagnétiques haute fréquence, un réflecteur primaire parabolique R1, d'axe xx' de révolution, réfJéchissant le rayonnement de la source primaire S et transmettant séJecti- veinent Je rayonnement ayant une polarisation rectiligne croisée, et un réflecteur auxiliaire R2 (ou miroir) à rotation de polarisation, de forme plane, J'ensemble constituant un système focalisant. La source primaire S a pour rôle, à J'émission, d'illuminer Je système focalisant avec une onde électromagnétique à polarisation rectiligne (poJarisation horizontale par exemple), rayonnant un diagramme de révolution d'amplitude, de phase et de polarisation bien définies et, à la réception, de recueillir dans les meilJeures conditions, J'énergie fournie par l'écho et concentrée par Je système focalisant au voisinage de son foyer F, sous forme d'un diagramme de diffraction.
  • En fonctionnement, la source primaire S (figure 1) disposée au foyer F du réflecteur parabolique R1 émet un rayonnement à polarisation linéaire (horizontale) qui est totalement réfléchi par le réflecteur parabolique R1, l'angle formé par le rayon incident et le rayon réfJéchi étant égal à J'angJe du rayon incident et l'axe xx' du réflecteur R1. Les rayons réfléchis, parallèles à l'axe xx' sont reçus par le réflecteur auxiliaire R2 (ou miroir), et réfléchis, après une rotation de π /2 de leur plan de polarisation (la polarisation horizontale de l'onde incidente est transformée en polarisation verticale), vers Je réflecteur parabolique R1 laissant passer Je rayonnement ayant un plan de polarisation vertical, le faisceau issu de J'antenne étant alors un faisceau parallèle.
  • Selon le brevet français FR 2 448 233, J'antenne Cassegrain inversée comprend une source primaire S, un réflecteur primaire parabolique R réfléchissant le rayonnement primaire issus de la source S et pouvant transmettre sélectivement le rayonnement ayant une polarisation rectiligne croisée, cette source S étant sensiblement disposée au foyer F du réflecteur primaire R, un miroir à rotation de polarisation formé d'au moins deux éléments réfJec- teurs-polariseurs de forme plane, réunis deux à deux par une charnière permettant Jeur articulation. Les charnières sont disposées selon une direction perpendiculaire au pJan d'élargissement désiré du faisceau.
  • La réalisation du réflecteur parabolique R est connue en soi. Ce réflecteur R peut être constitué par exemple d'une nappe de fils horizontaux lorsque la polarisation rectiligne de l'onde incidente issue de la source primaire S est horizontale.
  • Les éléments réflecteurs-polariseurs composant le miroir à rotation de polarisation peuvent présenter des inclinaisons relatives variables. Le mouvement des éléments autour de leur charnière et leur immobilisation dans une position déterminée sont obtenus, dans l'antenne suivant l'invention, au moyen d'un dispositif de commande destiné à être actionné au cours du fonctionnement du radar.
  • Le dispositif de télécommande 20 est représenté uniquement, à titre d'exemple non limitatif, sur la figure 2 afin de ne pas surcharger les dessins et afin de permettre une meilleure compréhension de ces derniers.
  • Dans l'exemple non limitatif de la figure 2, le miroir à rotation de polarisation désigné par la référence M1 se compose de deux éléments réflecteurs polariseurs el, e2 faisant un angle entre eux et réunis par la charnière C1 perpendiculaire au plan d'élargissement du faisceau, qui est ici le plan de symétrie de l'antenne confondu avec le plan de la figure. Le dispositif de commande 20 est par exemple constitué par un moteur solidaire du miroir M1 dont l'axe 201 est constitué par une vis sans fin munie d'un curseur 202 entraîné par la vis sans fin 201 en translation
    Figure imgb0001
    suivant la direction du miroir M1 dans le plan de la figure 2. Le curseur mobile 202 est muni d'un index 203 mobile selon une direction γ perpendiculaire à la direction de translation
    Figure imgb0001
    du curseur et entraîné dans cette direction par un système d'engrenage. L'index mobile 203 a une de ses extrémités engagée dans une glissière disposée au dos de la surface réfléchissante de l'élément réflecteur polariseur e2. La glissière, pour raisons de simplification, n'est pas représentée sur la figure 2. Le moteur 20 est commandé par des signaux de commande au niveau d'une entrée de commande 200. Ainsi à chaque position angulaire de l'arbre moteur correspond une valeur Δδ, représentative d'un angle α . Tout autre moyen de commande équivalent de J'élément réflecteur e2 ne sort pas du cadre de la présente invention.
  • Dans Ja suite de Ja description, les diamètres du miroir à rotation de polarisation (lorsque les éléments qui le composent sont coplanaires) qui sont respectivement perpendiculaire et parallèle aux charnières sont désignés par D et D' respectivement.
  • Ce miroir M1 permet donc de renvoyer sur le réflecteur R parabolique des rayons ayant des angles de réflexion différents suivant l'élément e1 ou e2 vers lequeJ ils tombent. On peut donc considérer qu'iJ existe deux pupilles rayonnantes ayant des distributions d'amplitude complexes légèrement différentes qui coopèrent pour former dans l'espace Je faisceau désire.
  • Un calcul simple permet de déterminer la loi de phase dans le cas du miroir M à deux éléments e1, e2.
  • En effet, J'articulation C1 introduit une Joi de phase linéaire proportionnelle à l'angle α que font entre eux les éléments e1 et e2. Si yo est la distance de la charnière c1 à l'axe xx' de l'antenne (-D0/2 < y < D0/2). D0 étant le diamètre du miroir, la loi de phase peut s'écrire pour un point du miroir situé à la distance y, de l'axe. xx' (-D0/2 <y<D0/2): pour:
    Figure imgb0003
     >y>+y0 (élément e1) φ=O par convention et pour : + yo> y) -
    Figure imgb0004
     (élément e2) φ = (y - y ) 0
    Figure imgb0005
    sin 2 δ.
  • Selon un mode de réalisation non limitatif représenté par les figures 3 et 4, la charnière C1 articulant les deux éléments e1 et e2 constituant le miroir polariseur de la figure 2, est située au tiers du diamètre D et est perpendiculaire au plan vertical de symétrie de J'antenne, représenté par le plan de la figure 3 et contenant le diamètre D. L'éJément e2, qui est l'élément le plus petit, est incliné d'un angle α de 7° par exemple par rapport à l'élément el. Un tel miroir M1 permet une couverture en site présentant une décroissance du gain obéissant sensiblement à une loi en cosécante carrée, telle que le niveau à -17 dB soit atteint à 20° de l'axe au lieu des 5° obtenus avec un faisceau fin conventionnel (figure 5). Les caractéristiques du faisceau sont en outre peu sélectives en fréquence.
  • Selon un autre mode de réalisation non limitatif, représenté par les figures 6 et 7, le miroir polariseur M2 est constitué de trois éléments réflecteurs-polariseurs el, e2, e3 articulés entre eux par deux charnières C1, C2 symétriques par rapport à un diamètre de l'antenne perpendiculaire au diamètre D. Un tel miroir de la même manière que précédemment, permet d'obtenir un fonctionnement de l'antenne avec un faisceau fin et des voies "monopulse", c'est-à-dire des voies permettant d'obtenir un signal d'écartométrie d'un écho de cible par rapport à l'axe xx' de J'antenne, ou un faisceau large et une voie "monopulse" lorsque les éléments réflecteurs-polariseurs el, e2, e3 sont respectivement coplanaires ou inclinés symétriquement d'un angle dièdre α par rapport au plan de l'élément e2, et un fonctionnement avec un faisceau élargi asymétrique, tel que représenté figure 5 lorsque les éléments réflecteurs-polariseurs sont inclinés asymétriquement.
  • La figure 5 représente suivant le plan vertical de symétrie de l'antenne un diagramme de rayonnement en fonction d'une direction 0 par rapport à l'axe xx'. Un maximum relatif de rayonnement est obtenu dans la direction 2 α.
  • Il convient de noter que dans le cas de voies "monopulse" dans une antenne suivant l'invention, le faisceau élargi asymétrique étant obtenu sur la voie somme, la voie différence formée selon le plan vertical de symétrie de l'antenne perpendiculaire aux charnières devient également asymétrique et, de ce fait est inutilisable. Par contre une voie différence formée selon le plan parallèle aux charnières, la symétrie selon ce plan étant conservée, conserve ses propriétés selon ce plan tout en bénéficiant dans l'autre plan d'un élargissement analogue a celui de la voie somme.
  • Notons encore que les caractéristiques du faisceau émis par l'antenne de la figure 2 sont peu sélectives en fréquence.
  • Notons enfin que les exemples de réalisation de l'antenne décrits et représentés ne sont pas limitatifs, en particulier en ce qui concerne le nombre d'éléments réflecteurs-polariseurs constituant le miroir à rotation de polarisation.
  • Les éléments réflecteurs-polariseurs (el, e2 des figures 2 à 4 par exemple) peuvent être, de façon connue représentée par la figure 8, constitués d'une plaque P métallique et d'une nappe N de fils parallèles inclinés à 45° par rapport à la direction de la polarisation rectiligne incidente, cette nappe N étant disposée à kλ/4 de la plaque P, k étant un nombre entier impair et À la longueur d'onde de fonctionnement de J'antenne. En fonctionnement, une onde incidente O1 à polarisation rectiligne horizontale, peut être considérée comme la superposition de deux ondes composantes équiphase O'1 et O"1 dont les plans de polarisation sont inclinés à 45° par rapport au plan de polarisation de l'onde incidente O1, la première composante O'1 étant parallèle aux fils de la nappe N et la seconde composante O"1 étant perpendiculaire à ces fils. La première composante O'1 est donc réfléchie par les fils alors que la seconde composante O"1 traverse la nappe N après avoir parcouru un chemin égal à 2k λ /4, soit un chemin égal à k A /2. A ce moment, la seconde composante O"2 réfléchie est donc déphasée de π par rapport à la première composante O'2 réfléchie et la combinaison des deux composantes crée alors une onde O2 à polarisation ver- ticaJe qui pourra traverser le réflecteur parabolique laissant passer les rayonnements à polarisation verticale et réfléchissant les rayonnements à polarisation horizontale. On peut également utiliser des systèmes à lames métalliques parallèles également inclinées à 45° par rapport à Ja direction de polarisation incidente du rayonnement pour réaliser ces éléments réflecteurs-polariseurs sans sortir du cadre de la présente invention.
  • Le miroir à rotation de polarisation selon l'invention, représenté par la figure 9, comprend une peau N suffisamment rigide pour permettre un bon guidage sans être cassante au niveau de J'articulation. Cette peau se compose N d'un réseau de fils 100 et de différents préimprégnés de résine et de colle 101 et recouvre toute la surface du miroir constitué dans le cas de Ja figure 10 de deux éléments réflecteurs-polariseurs e1 considéré comme fixe et e2 mobile par rapport à e1 autour de l'articulation C1.
  • La fente existant entre les deux éléments e1 et e2 est recouverte par la peau N et est désignée par la référence 111 L'élément e2, respectivement el, se compose successivement depuis la face avant recouverte par la peau N vers la face arrière d'une couche 102, respectivement 103, de mousse ou de nid d'abeille par exemple, dont l'adhérence à la peau N est facilitée par la composition de ladite peau. L'élément e2, ou e1, comprend ensuite une couche mince 104, ou 105, servant de réflecteur et une couche 106, ou 107, de diélectrique. La couche réflectrice mince 104, ou 105, peut être par exemple un film métallique ou un réseau de fils ou encore un matériau composite à base de fibres de carbone. L'épaisseur de la couche 106 ou 107, de diélectrique est calculée pour compenser la différence entre la constante diélectrique de la couche 102, ou 103, de mousse ou de nid d'abeille et celle de l'air.
  • Une baguette métallique 108 recouvre entièrement la fente 111. Elle est collée sur la couche diélectrique 107 de l'élément fixe e1 et en contact électrique avec la couche réflectrice 105 par des piliers 110. Elle suit le mouvement de l'élément mobile e2 en gardant un contact électrique avec la couche réflectrice 104 par des moyens 109.
  • Cette structure permet d'obtenir une continuité électrique au niveau de la face avant puisque le réseau de fil recouvre la surface entière du miroir et par conséquent à la fois les éléments e1 et e2 sans coupure. D'autre part, elle assure un bon guidage de l'élément mobile.
  • La languette métallique 108 est mobile tout en assurant la continuité électrique sur toute la surface réfléchissante pendant le mouvement de l'élément e2. Elle est située à une distance de la peau N, telle que le déphasage soit de 180° dans la fente.
  • On a ainsi décrit une antenne Cassegrain inversée dont le faisceau peut être élargi en fonctionnement dans une direction site ou gisement et qui comprend un miroir à rotation de polarisation préseniant une continuité électrique sur la face avant et un déphasage de 180° sur toute la surface du polariseur.
  • Application aux radars à fonction multiple.

Claims (6)

1. Antenne Cassegrain inversée à rotation de polarisation pour radar à fonction multiple, dont les éléments réflecteurs-polariseurs plans comprennent chacun une couche réflectrice maintenue paral-Jèle, par l'interrnédiaire d'une couche de matériau diélectrique, à une nappe de fils métalliques parallèles, inclinés à 45° par rapport à la direction de polarisation du rayonnement incident, caractérisé en ce que la charnière (C1), autour de laquelle deux éléments réflecteurs-polariseurs plans (el, e2) sont articulés, est constituée à J'avant par la nappe N de fils métalliques qui recouvre de façon continue les deux éléments plans (el, e2) et adhère à la couche intermédiaire diélectrique et à J'arrière par une languette métallique (108) qui est parallèle à la surface de ladite nappe (N), qui est solidaire de la couche réflectrice (105) du premier élément réflecteur-polariseur (el) par des moyens de fixation (110) et qui est en contact électrique par des moyens (109) avec le dos de la couche réflectrice (104) du second élément réfJecteur-poJariseur (e2), mobile par rapport au premier élément (e1).
2. Antenne Cassegrain inversée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la languette métallique (108) est séparée de la couche réflectrice (105, 104) des premier et deuxième éléments réflecteurs-polariseurs (el, e2) par, une deuxième couche intermédiaire de matériau diélectrique (107, 106) et est collée à ladite deuxième couche diélectrique (107) du premier élément (e1) par rapport auquel le deuxième élément (e2) pivote.
3. Antenne Cassegrain inversée selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'épaisseur de la deuxième couche intermédiaire de matériau diélectrique (107, 106) de chaque élément plan (e1, e2) est telle quelle compense la différence entre la constante diélectrique de la première couche intermédiaire et celle de l'air et en ce que la languette métallique (108) est à une distance de la nappe (N) de fils métalliques telle que le déphasage soit de 180° dans la fente existant entre les deux éléments juxtaposés (el, e2) sous ladite nappe (N) et assure la continuité électrique entre les couches réflectrices (105, 104) des éléments plans (el, e2) pour constituer une surface réflechissante continue.
4. Antenne Cassegrain inversée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la couche réflectrice (105, 104) des éléments plans (el, e2) est constituée par un film métallique.
5. Antenne Cassegrain inversée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la couche réflectrice (104, 105) est constituée par un réseau de fils conducteurs.
6. Antenne Cassegrain inversée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la couche réflectrice (104, 105) est constituée par un matériau composite à base de fibres de carbone.
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