FR2473797A1 - Antenne bifocale a reflecteur et son procede de configuration - Google Patents
Antenne bifocale a reflecteur et son procede de configuration Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention permet d'obtenir une antenne bifocale à réflecteur ne présentant aucune aberration ainsi qu'un procédé pour configurer une antenne bifocale à réflecteur en étendant le procédé de réseau de rayons bidimensionnels au procédé tridimensionnel. En établissant la courbe de section centrale du réflecteur secondaire 3 ou du réflecteur principal 4 comme condition initiale, on détermine les courbes de surface du réflecteur secondaire et du réflecteur principal de manière qu'un rayon arrivant d'un foyer 1, 2 jusqu'à l'ouverture 8 de l'antenne puisse satisfaire à la loi de réflexion et à une condition de longueur de trajet. L'aberration sur l'ouverture de l'antenne est éliminée totalement grâce à l'utilisation de ce nouveau procédé. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
24737!
Antenne bifocale à réflecteur et son procédé de configuration.
La présente invention concerne une antenne bifocale à réflecteur pour former une antenne de satellite multifaisceau et elle a trait au procédé pour établir la configuration de cette antenne. On a établi la configuration des antennes bifocales
de la technique antérieure de la manière suivante.
Toute d'abord on obtient les courbes de surface du
récepteur principal et du récepteur secondaire dans deux di-
mensions en utilisant le procédé classique de réseau de rayons
(procédé appelé "Ray Lattice Method"drnsla technique anglosaxon-
ne). Dans ce procédé, on suppose que (a) chacune de ces cour-
bes de configuration est symétrique axialement,(b) chacune de ces courbes de configuration satisfait la loi de réflexion dans le cas de chacun des deux réflecteurs et (c) la longueur totale du traJet d'un rayon du foyer Jusqu'à l'ouverture de
l'antenne via le réflecteur secondaire et le réflecteur princi-
pal est constante. Ensuite, en faisant tourner ces courbes de configuration respectives autour de l'axe, on obtient des
courbes de surface symétriques en rotation.
Un objet principal de la présente invention est de procurer, d'une part, une antenne bifocale à réflecteur ne présentant Pas d'aberration et, d'autre part, un procédé pour
configurer une telle antenne.
Un autre objet de la présente invention est de
procurer une antenne bifocale à réflecteur présentant des per-
formances excellentes de croisement de polarisations par réduction
de la représentation déformée due au système de réflecteur.
La présente invention est due à un nouveau concept grâce auquel le procédé de réseau de rayons de la technique antérieure peut être appliqué d'une façon très dimensionnelle
aux antennes bifocales à réflecteur. Une nouvelle caractéris-
tique de la présente invention réside dans le fait que l'on forme à la fois le réflecteur secondaire et le réflecteur principal en établissant librement,en tant que courbe initiale, la courbe de section centrale du réflecteur secondaire ou du réflecteur principal. Lorsqu'un rayon se propageant à partir du cornet d'émission jusqu'à l'ouverture de l'antenne après réflexion sur le réflecteur secondaire et sur le réflecteur principal satisfait à la loi de réflexion et à une condition de longueur de trajet, l'aberration est éliminée totalement
sur toute l'ouverture.
On va décrire maintenant la présente invention en se référant auidessins sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique de l'antenne bifocale classique; la figure 2 est une représentation schématique du premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une représentation schématique montrant le principe d'une antenne à balayage de faisceau comportant un réflecteur secondaire à mouvement limité; la figure 4 est une représentation schématique du second mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est une représentation schématique
d'une antenne comprenant la courbe de section centrale.
On va décrire ci-après l'antenne bifocale classique à réflecteur. La figure 1 est une représentation schématique montrant le principe de l'antenne bifocale à réflecteur. Comme
représenté sur la figure, l'antenne bifocale classique à réflec-
teur est composée de deux surfaces symétriques par rapport à l'axe Z. Les deux faisceaux émis à partir du centre (foyer) 1 de phase d'un des cornets d'alimentation et du centre (foyer) 2 de phase de l'autre cornet sont réfléchis par le réflecteur secondaire 3 et par le réflecteur principal 4, dans cet ordre. Comme indiqué en trait plein pour le premier faisceau et en traiî interrompus pour le second faisceau, les rayons se propagent dans deux directions selon les angles
a et -v. Le trait plein référencé 12 sur la figure 1 représen-
te un front d'onde.
Les courbes de configuration du réflecteur principal
3 et du réflecteur secondaire 4 peuvent être établies de fa-
çon bidimensionnelle à l'aide du procédé de réseau de rayons.
On suppose que (a) chaque courbe est symétrique par rapport à l'axe Z, (b) la loi de réflexion est satisfaite dans le cas de
chaque surface de récepteur et (c) la longueur totale du tra-
jet de n'importe cuel rayon depuis le foyer Jusqu'à l'ouver-
ture d'antenne est constante. La surface symétrique en rota-
tion par rapport à l'axe Z a été utilisée pour le réflecteur classique d'antenne bifocale (voir Kumazawa: "Dual Deflector Type multi-Beam Antenna for Communication Satellite", the transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan, B-Vol. 58, No.8, P377).
On sait qu'une antenne obtenue par le procédé mention-
né ci-dessus peut être utilisée comme antenne multifaisceau
pour satellite.
En outre, on forme l'antenne bifocale décentrée à
réflecteur en aJustant la surface courbée du réflecteur,symé-
trique en rotationde manière à éviter le blocage de l'ouverture
(Kumazawa et al.: "Feasibility Study on a Bifocal Offset Casse-
grain Antenne", the National Conference for the Institute of
Electronics and Communication Engineers of Japan No. 93, 1978).
Toutefois, dans les antenne bifocales classiques à réflecteur utilisant ce système de réflecteur symétrique en rotation tel que décrit ci-dessus les foyers sont répartis le
long d'une circonférence. Cette antenne présente les inconvé-
nients suivants: (1) quand le centre de phase du cornet d'émission se trouve sur un point de la circonférence, la longueur du traJet depuis le point d'émission Jusqu'à l'ouverture n'est
constante qu'à l'intérieur du plan contenant le point d'émis-
sion et l'axe Z. D'autre part, une aberration (ou une erreur de
phase) se produit à tous les autres points de l'ouverture.
Cette aberration, non seulement introduit des réductions de
in mais augmente le niveau des lobes latérauxce oui se tra-
duit par une dégradation de l'isolement.
(2) Dans une antenne bifocale décentrée à réflec-
teur formée par la partie du réflecteur symétrique en rotation tel que mentionné ci-dessus, la direction réelle des faisceaux
est différente de celle escomptée par suite de ladite aberra-
tion. (3) La répartition du champ électrique du cornet d'émission projetée sur l'ouverture de l'antenne est déterminée uniquement par l'emplacement des foyers et par la direction du
faisceau et est généralement déformée. Il en résulte une dégra-
dation du croisement des polarisationset du zéro du modèle de
mode d'ordre supérieur pour la pour:uite.
La figure 2 représente le premier mode de réalisa-
tion de la présente invention.
Le réflecteur secondaire 3, le réflecteur principal 4, et les foyers 1 et 2 sont symétriques par rapport au plan y-z. Un faisceau rayonné à partir du foyer 1 se réfléchit au point de réflexion 6 sur le réflecteur secondaire-3 et au point de réflexion 7 sur le réflecteur principal 4 et atteint le point 9 sur l'ouverture 8. Bien que les formes des surfaces
réflectrices du réflecteur principal 4 et du réflecteur secon-
daire 3 et que la forme de la surface de l'ouverture 8 soient
rectangulaires sur le dessin, ces formes ne sont pas essentiel-
les mais peuvent être soit circulaires soit elliptiques.
Sur la figure 2, onn'areprésenté qu'une seule ou-
verture 8 correspondant au foyer 1 mais il existe une autre ouverture correspondant au foyer 2. Ces deux ouvertures sont
symétriques par rapport au plan y-z.
On va décrire ci-après brièvement la façon de concevoir les courbes de surface du réflecteur principal et
du réfIecteur secondaire selon la présente invention.
Sur la figure 2 le centre du réflecteur secondaire se trouve uniquement au point réflecteur-5 sur l'axe Z dans le procédé classique bi- dimensionnel de réseau de rayons. Par oontre, le centre du réflecteur secondaire 3 de la présente
invention est déplacé du plan x-z jusqu'au plan y-z et prolon-
gé Jusqu'à la courbe 10 de section centrale, comme on peut le voir sur la figure. Cette courbe 10 de section centrale peut être une courbe quelconque pourvu que la courbe 10 satisfasse les exigences relatives à la condition de longueur des trajets et à la loi de réflexion. Les coordonnées de la courbe 10 de
section centrale sont Zs = g(0, Ys) sur la figure 2.
s s On va décrire maintenant ci-après le procédé de réseau de rayons pour concevoir les surfaces tridimensionnelles des réflecteurs. Ce procédé consiste: i) à obtenir un point (ou élément) de surface du réflecteur principal 4, ainsi que le gradient de ce point, d'après la condition de longueur de trajet et de la loi
de réflexion.
ii) a obtenir le point (ou élément) de surface symétrioue à celui donné par l'opération (i) d':près
la condition selon laquelle la surface principale du réflec-
teur est symétrique par rapport au plan y-z; iii) à obtenir un point(ou élément) de surface du réflecteur secondaire ainsi que le gradient de ce point, d'après la condition de longueur de trajet et de la loi de réflexion en choisissant le point de surface du réflecteur principal; iv) à obtenir le point (ou élément) de surface symétrique à celui donné par l'opération (iii) à d'après la condition selon laquelle la surface du réflecteur secondaire est symétrique par rapport au plan y-z; v) à obtenir le point de surface du réflecteur ce principal, ainsi que le gradient de/point, de la même façon que dans l'opération (i) par référence au point de surface du réflecteur secondaire donné par l'opération (iv); vi) à obtenir le premier ensemble de points de surface (ou segment de surface) du réflecteur secondaire et du réflecteur prImipal par répétition des opérations (ii) à (v);
vii) à obtenir le second ensemble de points de sur-
face du réflecteur secondaire et du réflecteur principal se trouvnten dehors du plan y-z en déplaçant le centre 5 du
réflecteur secondaire 3 de l'axe Z et en répétant les opéra-
tions (i) à (v);
viii) à obtenir les courbes de surface tridimen-
tionnelles pour le réflecteur secondaire et le réflecteur
principal en répétant l'opération (vii).
Les opérations ci-dessus (i) à (vii) sont essentiel-
du
lement identiquesàcelles/procédé de réseau de rayons bidimen-
tionnel appliaué à l'antenne bifocale classique à réflecteur.
On va décrire ci-après les façon de concevoir
les courbes de surface du réflecteur principal et du réflec-
teur secondaire.
Dans le système de coordonnéesreprésenté sur la
figure 2, quatre vecteurs s'étendant respectivement de l'ori-
gine O Jusqu'au foyer 1 du cornet d'émission, Jusqu'à un point situé sur le réflecteur secondaire, Jusqu'à un point situé sur le réflecteur principal, et jusqu'à un point situé sur
l'ouverture, sont donnés bar les formules suivantes respecti-
ves o le symbole -v utilisé dans toutes les formules et équations représente des vecteurs: Foyer: f = +Xfx Réflecteur: P = Xs ix + siy Zs iz secondaire y o Zs = g(xs, Ys)
-+ -..-+ -4
Réflecteur Q = Xm Ym y + Zd iz principal o Zm =f(Xm, Ym)
-__ - -->
Ouverture A = Aa = A(+ sin 0 cos q ix + sin O sin p iy + cos 0 iz) Les signes + sur le même niveau dans 1,a formule ci-dessus présentent entre/la relation de signes supérieurs
à signes supérieurs ou de signes inférieurs à signes inférieurs.
Les signes supérieurs correspondent au foyer 2 et les signes -%-* inférieurs au foyer 1. Les symboles ix,- iy et iz représentent
le vecteur unité.
Pour des raisons de commodité, on va supposer dans
la description ci-après que le centre de phase du cornet
d'émission est placé au foyer 1.
Le vecteur unité normal n sur le réflecteur se-
s condaire est donné par la formule a _._Y x xsx0 n5 oa a= - Z nX-> - 2xy - i -àS lyssxs exs a Ys Y I ___ ag o +1 Is xS
Le vecteur unité s à partir du réflecteur secon-
daire 3 Jusqu'au réflecteur principal 4 est donné par la formule: -> P Xf | - - > _ _ f S = - - 2 _ *nS ns 2 ns iAx + i y+ 1 = kS+" iys Z o Xs + xf h ig s- s r r 2 xs YS h Og
as= s 2. --
r r &y s g 2h r r g ( x + Xf) + gYs - g
OX S î0
h = 1+)2 + (x +()2 r = x(xs + xf) 2+ y2 + Zs2 -8- La longueur de traJet S à partir du réflecteur secondaire Jusqu'au réflecteur principal est donnée par la formule ci-après car la longueur de traJet total est une valeur constante K(=r+s+t), t représentant la longueur de trajet depuis le réflecteur principal Jusqu'à l'ouverture de l'antenne: -> - A-k+r-P. a =
A-k+r-(xs-sin O cos +Ys sin O sin ? +g cos 0)-
2 ssin 0 cos ? + as sin 0 sin p + v0s cos-
sss
Par conséquent, le vecteur Q depuis le point d'ori-
gine 7 sur le réflecteur principal est donné par
- -> -+
Q = P + sS1 o chaque composante de vecteur Q est donnée par Xm = -s + S 2 S Ym = Ys + ses Zm = z + sX Du fait que le vecteur - c'est-à-dire la
IP - QI /
direction normale du réflecteur principal est perpendiculaire aux vecteurs eQm et m dans les directionstangentielles "0 xm iOym du vecteur principal, on a P-Q
25.- _ _ô_
( > -a) =0 P -Q et 8Qm( Q a) = 0 aym. ( _ Ym -18 Le gradient du réflecteur principal est donné par les formules (2) ci-dessous: Of S sinO cos + x xm
aXm S cos 0 + g - f -
Of (2) S sin 0 sin e + Ys - Ym aym S cos 0 + g - f
On a ainsi détermlné le point de surface du réflec-
teur principal et le gradient de ce point.
On peut aussi obtenir le point de surface du réflec-
teur secondaire et le gradient de ce point de la même manière que mentionné ci-dessus avec la condition que la surface du
réflecteur principal soit symétrique par rapport au plan y-z.
Chaque composante du vecteur P à partir du point d'origine 6
du réflecteur secondaire est donnée par les formules (3) ci-
dessous: Xs = xm + sm Ys = Ym + s Am 3) -15zs = zm + sum s m m Le gradient du réflecteur secondaire est également donné par les formules (4) ci-dessous: Dg =_ ( -r + s) xS - x fs - x r xs (4) aXs ( r + s) g - rfk og _ ( r + s) Ys - rYm DY s( r + s) g - rf o = -sin 0 cos - 2 h af - sina sinOp - 2 h af = -cosO + 2 h -f sin O cos - af sin O sin ç + cos 0 axm aYm h = I + ( --f)2, ( _f)2 axm Ym ( k- t)2 _ ym2_ f2 _ ( xm - xf)2 s=
2 M ( Xm - Xf)+ "mm mm + k -
t =A - ( XmSinO cos + m 0 sin 0 + f cosO) r = ( XXS - xf)2 + ys2 + Zs2 Pour déterminer en réalité le système de réflecteur complet, on obtient le point de surface du réflecteur principal et le gradient de ce point d'après les formules (1) et (2) mentionnées ci-dessus en choisissant un point de surface ( xs = 0, g = O)de la courbe 10 de section centrale du exs
réflecteur secondaire.
Ensuite, on obtient le point de surface du réflec-
teur secondaire et le gradient de ce point d'après les formules f (3) et (4) en substituant xm - xmet -m xm partir de la condition symétrique du réflecteur principal par
rapportau plan y - z dans l'opération (ii) décrite précédemment.
Ensuite, on obtient le point de surface du réflecteur principal et le gradient de ce point à partir des formules (1) et (2) en remplaçant xS -à -x et --g -- > g. En outre, en répétant remplant Xs-exse 8X--s[xs
la façon de faire décrite dans l'opération (vii) tout en chan-
geant l'emplacement du point sur la courbe 10 de section cen-
trale, on obtient la configuration du système de réflecteur complet. Les courbes de surface du récepteur principal et du réflecteur secondaire ainsi conçues pour uneantenne bifocale satisfont la condition de longueur de trajet sur la totalité de l'ouverture de l'antenne. Par conséquent, aucune aberration ne se manifeste dans une antenne selon la présente invention. En outre, même une antenne du type décentré ou décalé conçueà l'aide du procédé selon la présente invention n'entralne aucune aberration. La réduction de gain et l'augmentation des lobes latéraux dues au blocage ou à une aberration ne se produisent
donc Jamais.
La figure 3 est une représentation schématique
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illustrant le principe du second mode de réalisation de la présente invention et la figure 4 montre le second mode de réalisation de la présente invention. Ces figures montrent une antenne à balayage de faisceau comportant un réflecteur secondaire mobile. Cette antenne présente deux fronts d'onde 30 et 31 exempts d'aberration Quand un cornet d'émission 21 est placé dans la partie centrale de l'antenne. En faisant tourner le réflecteur secondaire autour du centre de rotation 25 de
l'angle + ô, on peut diriger le faisceau de l'antenne.
Les références 23 et 24 représentent,sur les figures 3 et 4,les réflecteurs secondaires ayant tourné autour du
centre de rotation 25 de l'angle + 3 respectivement.
Connaissant une coordonnée (xs, Ys, zs) pour un point de surface sur le réflecteur secondaire et le gradient ( zs, -_zs) exs &yx de ce point, on peut obtenir à la fois le point de surface (xm, Ym' Zm) sur le réflecteur principal et le azm z 2 gradient ( am.y) de la même manière que celle décrite
dans le premier mode de réalisation mentionné précédemment.
On ne donnera pas dans le présent exposé la des-
cription détaillée du procédé de conception et on ne mention-
nera ci-après que les résultats calculés.
(a) le point de surface du réflecteur principal: Ym s S 1 o A-k+r- (xSsin 0 cos p + ysin O sin + zscos O) s =- S1 =1sin O cos S+ /sin sin ?+ v1cos O- 1 12h1 azs ' -(x 'cosz 'sThi j) - -(sin fi+ cosf) r1 s ' ax YS' 2h1 OZs
_ = _-
Mr r1 Ys' I 2hI (Ozs '2 =-(Xs +Zcs + zO) _ ((sin-+ zcos) + z)sin -cs rI r10xs' rI =ixs'2 +ys'2 +zs'2 +z02 +2zO(xs'sin+zs'C cos) oz' OZz ' Oxs,'Xs+ 8y'S,' -zs' +Zo ss, sin -cos 8)
l = 'z1 s' 2 Oz ' 2 -
1 + ('s, + (-s) s (b) Le gradient du réflecteur principal
azm Xm-Xs cos +ZsSin f +s1sinO cos e-
Xm zm-Xs'sin-z i-Zcos i -Zo+SCOS O 0zm Ym-Ys'+ssin 0 sinf Ciy Z -xs 1Sinfi-ZstCOS -ZO+S1COS 0 Les variables suivies du signe prime constituent les coordonnées du réflecteur secondaire dans le nouveau système de coordonnées. Comme on peut le voir sur la figure 3, le nouveau système de coordonnées est obtenu par rotation du réflecteur secondaire autour du nouvel axe y au centre de rotation 2.5 (0,0, zo) comme nouvelle origine. Le nouveau système de coordonnées présente la relation suivante avec le système initial (x5, y z) le système initial (Xs.y-, Zs: Xs' cos fi sin C xs ( z w) = (-sin cos /3 zs - zo Zs 6 z - -. tan/ 6x1s 1 + s tan, ês 10. P,7s a s OY s (9 YS
1.5 Si les coordonnées (xm, Ym' Zm) du point de sur-
face du réflecteur principal et son gradient ( m a m
sont données,on peut obtenir à la fois les coordonnées cor-
respondantes(xs, Ys' Zs) du réflecteur secondaire et son gradient ( 'zs Zs xs & Ys (c) L'emplacement du réflecteur secondaire: /Ys = m 2 2 Zs = ZYm.J 2 O (k-t)2- (xm2+ym2+zm2) S2 2 (A 2Xm+/P2Ym+V2Zm+k-t) t =A - (xmsin 0 cosç +ymsin 0 sin +zmcoso) m "*2 = -sind cosc, + 2 h2 m 52 = - sin 0sinç + 2 h2S-m 2 = - cos 0 - 2 h2 lo zm zm * da oz -xmSin 0 cos g ± sin 0 sing cos O Uxm h-mQ h2 = (_z7m_ 2 ezm 1 + x) + ( < C m M Le gradiert du réflecteur secondaire _s r2{xs'-xmcos +(zO-Zm)sin A +s1 (xs'+ zsin3) Oxs' r2{Zs'+Xmsin A +(zo-0m)cos J +s2(Zs'+zoCs9 A =os r2 (ys'-Ym) + s2ys Ys r2 Zs +XmSin l +(zO0-Zm)COs ?}+s2(zs'+ZCO OS1) o r2 =7|Xs2 + ys2 + Zs2 x22 Y2 2
La description donnée jusqu'à présent est le
procédé permettant de concevàrles courbes de surface du ré-
flecteur principal et du réflecteur secondaire en choisissant particulièrement la courbe de section centrale du réflecteur
secondaire comme courbe initiale.
la Toutefois, dans/conceptcnde courbe de surface, il n'est pas indispensable de choisir particulièrement la courbe de section centrale du réflecteur secondaire comme courbe initiale mais n'importe quelle courbe peut être choisie
comme courbe initiale.
Mais, cette courbe doit se trouver sur la surface soit du réflecteur secondaire soit du réflecteur principal et les valeurs de x, z, 0z et Oz doivent être déterminées uniquement lorsque la valeur de y est donnée. Dans le cas du premier mode de réalisation, par exemple, on va décrie d'une 1.3 façon générale ci-après le procédé d'élaboration ou dec(rceptcn des courbes de surface du réflecteur principal et du réflecteur secondaire auand une courbe centrale du réflecteur principal
est donnée.
Quand une relation parmi Ymo' ZmOs et ZmO - Zmo m= at x --- = oest donnée comme courbe initiale, les 9Y Mo mb = ex Mo point cordonnéeS(xsl, Ysl, Zsl) du premier/de surface du réflecteur secondaire correspondant à la courbe initiale et au gradient a Zs1 Zsl ox 51sy- sont obtenues par l'utilisation dés formules
(3) et (4).
Ensuiteen faisant en sorte que xsl-,. -xsl, et 1 1 X -- -,et en substituant -Xsl Ys1, Zsl' z s 1
CX1 al sxi Xsl 'y$--
dans les formules (1) (2), on obtient les coordonnees (Xml' Yml' Zml) du point de surface du réflecteur principal OZ mi C;Zml et les gradients de x- et de Xmi ymi En outre, en faisant en sorte aue xml > -Xml et (Zml 1 'm Zm1 aXml ax,et en substituant -Xml, Y ml' Z ml 'Xm ' oz mi C Zml et -y dans les formule (3) et (4),on obtient les GYml coordonnées (xs2, Ys2, zs2) du point de surface correspondant eZ2 du réflecteur secondaire et le gradientd - e-t de 2 Y s2 Les courbes de surface tant du réflecteur principal que du réflecteur secondaire sont déterminées par répétition de la procédure ci-dessus en faisant en sorte que la courbe de section centrale du réflecteur principal soit la valeur initiale de la même manière que pour la courbe de section
centrale du réflecteur secondaire.
Du fait que ce procédé peut, en principe, donner
les points de surface discrets du gradient du réflecteur prin-
cipal et du réflecteur secondaire, on peut obtenir l'informa-
tion des courbes de surface entre les courbes discrètes adja-
centes à l'aide des techniques établies comprenant l'interpo-
lation de polynSme.
On va maintenant décrire ci-après un procédé pour améliorer les caractéristiques de croisement despolarisation5 et les caractéristiques de mode supérieur pour la poursuite
ou pistage.
L'antenne asymétrique peut entralner généralement
une dégradation du croisement des polarisations par la défor-
mation du champ électrique à l'ouverture de l'antenne même dans le cas o aucune aberration ne se produit. Le système de réflecteur de l'antenne bifocale classique a une structure symétrique en rotation mais les foyers ne sont pas placés au centre de rotation. Par conséquent, l'antenne bifocale de la technique antérieure a, en principe, une structure asymétrique et, en outre, on ne dispose d'aucun degré de liberté dans la conception pour diminuer la dégradation du croisement des
polarisation due à la déformation du champ électrique à l'ou-
verture. Par contre, l'antenne selon la présente invention
présente le degré de liberté dans le configuration de la cour-
be 10 Zs = g(O, ys) de la section centrale. Par conséquent, dans la présente antenne, on peut choisir n'importe quelle
courbe de section centrale pour réduire à un minimum la défor-
mation du champ électrique à l'ouverture de l'antenne.
On peut améliorer les caractéristiques de croisement de polarisation et réduire d'autres phénomènes indésirables en choisissant la courbe de section centrale du réflecteur
secondaire. Comme on peut le voir sur la figure 5 cette condi-
tion est donnée par le fait que la représentation projetée de la courbe de section centrale du réflecteur secondaire sur
l'écran perpendiculaire a une forme similaire à la représenta-
tion projetée sur l'ouverture de l'antenne.
Sur jafigure 5, la référence 33 représente l'écran distant R du foyer 1, la référence 4 un réflecteur principal et la référence 8 une ouverture d'antenne. La représentation
' de la courbe 10 de section centrale sur l'écran perpendicu-
laire présente les coordonné-es suivantes dans les directions
x et y dans le système de coordonnées (x', y', z').
g- Z x' = R0 ' - g xf2 + gZ s0 (5) rxf + Zs02 y' = R0. Ys Xf + gos0 o Zs0 est la composante directionnelle z de la coordonnée du point de réflexion 5 et l'intersection de l'axe Z de la courbe
de section centrale sur la surface du réflecteur secondaire.
La représentation du faisceau qui est réfléchi sur
la courbe de section centrale sur l'ouverture d'antenne pré-
de sente les composantes/coordonnées suivantes dans les directions
x" et y" du système de coordonnées(x", y", z").
x" = (xm - xmo) (cos0 cosgcos X - sin sinv) +
2P0 (Ym - YmO) (cos 0 sin cos n + cos sin ') -
(f - F0)sin 0 cos 7 y" = (xm - xmo0) (-cos0cos sinn - sin ç cos 9) (6) + (Ym - YmO) (-cos sing sin' + cos coso) + (f - f0)sin 0 sin o f est l'angle du vecteur a mesuré à partir du vecteur unité it à la direction du vecteur unité IR dans le plan contenant les vecteurs unité;4 et t du système de
coordonnéessphériaue constitué par les vecteurs unités ortho-
gonaux y, et i. Les coordonnées ( xmo Ymo, ZmO) déterminentle point de réflexion 32 du réflecteur principal
correspondant au point de réflexion 5 (0, 0, ZsO) du réflec-
teur secondaire.
On peut obtenir Ro de la formule (5) et de la formule (6) en supposant que les représentations t x' et y' du voisinage du point de réflexion 5 (0, O, zsO)/a surface du
2473797?
réflecteur secondaire sont égales aux représentations e x" et y" du voisinage du point de réflexion (xmO YmO ZmO) sur\e
réflecteur principal. Les paramètres Ro et m sont donnés ci-
après. xf + go (go + agd) RO = a9(Ucos; + Vsin) xf g Vxf og - U(yS0 + ays) xf + go2 g- 2 Uxf ag + V(Yo + 8ys) /xf2 + g02 (7) oil OLL U = (Xml- Xm0) CoS 0 cos+(Ym -Ym0)Cos 0 sinq +(f1- f0)sin 0 V =-(Xml- XmO)Sin9+(Ym1- YmO) COS' On peut déterminer la courbe de section centrale
zs = g(0, ys) à partir des formules (5), (6) et (7) en chan-
geant la valeur de ys de manière qu'elle soit égale à x' x"
et y' _ y".
Dans la pratique, on peut obtenir la courbe de section centrale à l'aide des deux procédés suivants: (1) on réduit à un minium l'erreur moyenne de carré des
deux représentations. En d'autres termes, on détermine la cour-
be de section centrale au moyen du procédé de mise en oeuvre d'une variation par réduction à un minimum de la fonction suivante: I = jYsmax @x' - xI)2 + (y, -yII)2) smin 1+ af) dys s y-a à l'aide d'un calculateur numérique, en changeant (2) les valeurs de yst et z5 respectivement à partir des valeurs initiales (0,0, ZsO) et (XmO, Ymo' Zmo) par bonds de faible quantité de variation, on calcule les valeurs de x', x", y' et y" à chaque bond. En choisissant la valeur entre x' et x" et celle entre y' et y", on détermine les valeur de ys et Zs comme
courbe de section centrale.
Alors que dans le premier mode de réalisation men-
tionné ci-dessus, on ait décrit une antenne bifocale comportant deux foyers, on peut réaliser une antenne profilée à faisceaux dirigés ou une antenne à faisceaux multiples dirigés de haute qualité en plaçant unemultiplicité de cornetsd'émission au voisinage des foyers. Grace à cette technique, l'antenne à
faisceaux dirigé5 peut réduire l'aberration dans des propor-
tions considérables par rapport à l'antenne à faisceaux mul -
tiples dirigés ou à l'antenne profilée à faisceaux dirigés
*de la technique antérieure.
Comme on l'a décrit Jusqu'ici, l'effet de l'antenne bifocale à réflecteur selon la présente invention réside dans le fait que l'on peut éliminer l'aberration. Du fait que l'antenne selon la présente invention peut être réalisée sous la forme du type décentré ou décalé, il existe un grand avantage en ce qui concerne le gain et le niveau des lobes latéraux. L'effet supplémentaire de l'antenne selon la présente invention est d'améliorer à la fois le croisement despolcrL_ sation:et les caractéristiques de mode supérieur a un degré plus élevé que l'antenne de la technique antérieure car la déformation de la représentation proJetée du cornet d'émission
sur l'ouverture d'antenne est moindre.
Il est bien entendu que la description qui précède
n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif
et que des variantes ou des modifications peuvent y être appor-
tées dans le cadre de la présente invention.
Claims (4)
1. Antenne bifocale à réflecteur comprenant un réflecteur principal comportant deux foyers, un réflecteur secondaire comportant au moins deux foyers correspondant aux deux foyers précités dudit réflecteur principal, et au moins un cornet d'émission placé au (x) foyer (s) ou près des foyers dudit réflecteur secondaire, caractérisée par le fait que le reflecteur secondaire et le réflecteur principal sont réalisés respectivement symétriquement par rapport à un plan et également de manière telle qu'un faisceau émis par ledit cornet d'émission atteigne l'ouverture de l'antenne par réflexion sur ledit réflecteur secondaire et sur ledit réflecteur principal sous la condition qu'à chaque point de
réflexion sur ledit réflecteur secondaire et ledit réflecteur.
principal, ledit faisceau répond à la loi de réflexion d'un faisceau lumineux et sous la condition que la totalité de la longueur du traJet du faisceau depuis le cornet d'émission
jusqu'à l'ouverture de l'antenne soit constante.
2. Procédé pour configurer une antenne bifocale à réflecteur comprenant un réflecteur secondaire présentant
au moins un plan de symétrie, un réflecteur principal présen-
tant au moins un plan de symétrie et placé en face dudit réflecteur secondaire, et au moins un cornet d'émission placé au foyer dudit réflecteur secondaire, le procédé susvisé étant caractérisé par le fait qu'il consiste: (a) à établir la position et le gradient d'un point de surface de référence A0 sur la ligne d'intersection du réflecteur A, lequel peut 8tre soit le réflecteur secondaire soit le réflecteur principal, et de son plan de symétrie pour
obtenir à la fois la position et le gradient d'un point de-
surface réflecteur B0 se trouvant sur l'autre réflecteur B et correspondant au point A0 de surface sous la condition qu'un faisceau lumineux émis à partir du cornet d'émission réponde
à la loi de réflexion au point A0 de surface et que la lon-
gueur du trajet du faisceau depuis le cornet d'émission Jus-
qu'à l'ouverture de l'antenne après réflexion sur le réflecteur secondaire et sur le réflecteur principal soit constante; (b) à obtenir à la fois la position et le gradient w d'un point Bl de surface symétrique au point B0 de surface par
rapport au plan de symétrique du réflecteur B sous la condi-
tion que ledit réflecteur P soit symétrique par rapport à un plan; (c) à obtenir à la fois la position et le gradient d'un point A1 de surface se trouvant sur ledit réflecteur A et correspondant au point B1 de surface sous la condition que le faisceau de lumière satisfasse à la loi de réflexion au point B1 de surface et réponde à ladite exigence de longueur constante du traJet de faisceau passant par le point B1 de surface; (d) à obtenir à la fois la position et le gradient d'un point de surface A2 symétrique au point A1 de surface
par rapport au plan de symétrie du réflecteur A sous la condi-
tion que ledit réflecteur A soit symétrique par rapport à un plan; (e) à obtenir à la fois la position d'un point B2 de surface se trouvant sur ledit réflecteur B et correspondant au point A2 de surface ainsi que le gradient de ce point sous la condition que la loi de réflexion soit satisfaite au point A2 de surface et que la longueur du traJet du faisceau passant par le point A2 de surface soit constante;
(f) à obtenir clespremiersensemblesde points de sur-
face, un pour le récepteur secondaire et l'autre pour le réflec-
teur principal, en répétant lesdites opérations (b) à (e);
(g) à obtenir un nouveau point de surface de réfé-
rence A0' en déplaçant sur le plan de %métrique du réflecteur A le point de surface de référence A0;
(h) à obtenir cLes second5 ensemblesde points de sur-
face, un pour le réflecteur secondaire et l'autre pour le
réflecteur principal, par rapport du point de surface de réfé-
rence A0' nouvellement obtenu en répétant lesdites opérations (a) à (f) basées sur le point de surface de référence A0' nouvellement obtenu; et
(i) à obtenir d'autres ensembles de points de sur-
face, un pour le réflecteur secondaire et l'autre pour le réflecteur principal, successivement parrépétition desdites opérations (g) et (h) basées sur. eourbede section centrale comprenant un groupe desdits points de surface de référence
(AO, A0'...);
le réflecteur secondaire et le réflecteur principal étant forméspar groupement des points de surface obtenus lors de chaque opération.
3. Procédé pour configurer une antenne bifocale à réflecteur suivant la revendication 2, caractérisé par le
fait que l'antenne bifocale à réflecteur représente l'an-
tenne à balayage de faisceaux munied'un réflecteur secondaire
à mouvement limité.
4. Procédé pour configurer une antenne bifocale à réflecteur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait aue l'on détermine une courbe de section centrale de telle sorte que la forme de ladite courbe de section centrale projetée sur un plan perpendiculaire à la ligne reliant ledit cornet d'émission et ledit point de surface A0 soit similaire à la représentation de ladite courbe de section centrale
projetée sur ladite ouverture d'antenne.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP126880A JPS5698905A (en) | 1980-01-11 | 1980-01-11 | Dual reflecting mirror antenna |
Publications (2)
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|---|---|
| FR2473797A1 true FR2473797A1 (fr) | 1981-07-17 |
| FR2473797B1 FR2473797B1 (fr) | 1985-08-23 |
Family
ID=11496703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR8100353A Expired FR2473797B1 (fr) | 1980-01-11 | 1981-01-09 | Antenne bifocale a reflecteur et son procede de configuration |
Country Status (4)
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| US (1) | US4360815A (fr) |
| JP (1) | JPS5698905A (fr) |
| DE (1) | DE3100013A1 (fr) |
| FR (1) | FR2473797B1 (fr) |
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- 1980-12-19 US US06/218,236 patent/US4360815A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
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- 1981-01-09 FR FR8100353A patent/FR2473797B1/fr not_active Expired
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Also Published As
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| DE3100013A1 (de) | 1981-12-03 |
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| JPH0373171B2 (fr) | 1991-11-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |