~3~97~
Anten e à réflecteur de révolution_ _ L'invention se rapporte à une antenne à réflecteur de révolution.
Une telle antenne peut ê-tre de plusieurs types : ce peut être tout d'abord une antenne monoréflecteur.
Ainsi comme décrit dans l'ouvrage de M. Nhu BUI HAI, intitulé
"Antennes micro-ondes~ (Masson, 197~), une antenne de ce type, dont le réflecteur est illuminé par une source primaire placée au niveau focal, est couramment utilisée dans les bandes supérieures à 400 MHz.
Une telle antenne comprend un réflecteur, généralement de révolution, et une source primaire généralement de type cornet lorsque la longueur d'onde de fonctionnement est centimétrique, et de type dipole avec réflecteur lorsqu'elle est décimétrique.
Pour un réflecteur paraboloïdal de révolution de tolérance de surface d'environ ~ ~ /16, ~ étant la longueur d'onde de travail, et une source primaire du type cornet, le rendement d'une telle antenne se situe entre 0,45 et 0,55.
Un des facteurs principaux modifiant considérablement le rendement de l'antenne réside dans la perte du gain due aux tolérances de surface du réflecteur paraboloïdal de révolution. C'est ainsi qu'une tolérance de surface de + ~ /16 fait perdre environ 0,4 dB et fait remonter le niveau diffus du rayonnement d'environ 15 dB.
La présente invention consiste à réduire considérablement ces influences.
Une telle antenne peut également être une antenne à optique cassegrain.
Les antennes à optique cassegrain à réflecteurs de révolution sont bien connues. Elles comprennent un réflecteur principal de type paraboloïdal, un sub-réflecteur de forme soit hyperboloïdale soit ellipsoidale, et une source primaire.
Leurs performances sont les suivantes :
- en co-polarisation : - niveau du premier lobe secondaire de l'ordre de -16dB/maximum ;
- rendemen-t de l'ordre de 0,55 - 0,65 ;
- niveau des lobes lointains -5 à - 15dB en dessous du niveau isotropique.
- en contra-polarisation : - niveau dans l'axe : de l'ordre de - 35dB
- ~3:~497~, - niveau au plus haut : -22 à -30dB/maximum.
En supposant que la source primaire ait de très bonnes performances (cornet du type corrugué à profil exponentiel par exemple), les performances d'une antenne cassegrain dépendent essentiellement des qualités mécaniques des réflecteurs, soient :
- précision des profils du réflecteur principal et du sub-réflecteur, - précision du positionnement relatif entre les deux réflecteurs, - forme, quantité et précision de positionnement des brins du support du sub-réflecteur.
Plus ces performances sont mauvaises, moins sont bonnes les performances rayonnantes de l'antenne : Ainsi, pour une tolérance du profil comparée à la longueur d'onde A soit le rapport ~
d'environ I 1/20, les performances d'une antenne cassegrain à
réflecteurs de révolution sont telles que citées précédemment.
Pendant la période où seuls les faisceaux hertziens analogiques étaient utilisés, ces performances correspondaient aux besoins. Depuis l'emploi des faisceaux hertziens numériques, les performances en contra-polarisation deviennent cruciales. Elles sont fonction en particulier de la qualité de la modulation : 4, 16, 64 ou 256 QAM
("quadrature amplitude modulation").
Ainsi pour une modulation donnée on peut avoir, par exemple, une valeur de la contra-polarisation correspondante, comme suit :
16 QAM ____~ -22 à -32dB/maximum 64 QAM ~ -28 à -38dB/maximum 256 QAM _ > -35 à -45dB/maximum.
Par conséquent, déjà pour les faisceaux hertziens numériques à 64 QAM, il est nécessaire de sélectionner les éléments constituants de l'antenne pour que la contra-polarisation soit plus basse que celle des antennes existantes. Mais pour les faisceaux hertziens numériques de 256 QAM, les performances contra-polaires des antennes existantes sont nettement insuffisantes.
De plus, dans le but d'augmenter le rendement d'illumination d'une antenne cassegrain à réflecteurs de révolution, on cherche à rendre la distribution d'amplitude dans l'ouverture uniforme et équiphase, tou-t en continuant à n'utiliser qu'une source primaire dont l'illumination est dégressive. Pour ce faire, on définit de nouveaux profils de ' ;: ~
13~972 réflecteurs, dit profils "conformés~ : pseudo-parabolo~dal pour le réflecteur principal et pseudo-hyperboloidal pour le subréflecteur. La "conformation" du profil de ce dernier permet de rendre uniforme l'illumination du réflecteur principal et la "conformation" du réflecteur principal permet de rendre équiphase l'illumination dans l'ouverture de l'antenne. Mais dans le cas d'un subréflecteur pseudo-hyperboloïdal, la source, qui doit etre placée au foyer situé
entre le réflecteur principal et le subréflecteur, constitue un certain masque pour les ondes émises ou resues par l'antenne.
L'invention a donc pour objet de résoudre également ces différents problèmes.
Elle propose, donc une antenne à réflecteur de révolution, caractérisée en ce que ce réflecteur est réalisé en un matériau ayant une phase liquide et une phase solide et en ce qu'il est obtenu par centrifugation du matériau dans sa phase liquide, passé ultérieurement dans sa phase solide.
Une telle antenne à réflecteur centrifugé permet de gagner :
- environ 0,3 dB sur le gain ;
- une dizaine de décibels sur le niveau diffus du rayonnement ;
- un niveau contra-polaire abaissé d'environ 10 à 15 décibels ;
- ces performances étant obtenues avec la même source primaire.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- les figures 1 et 2 illustrent schématiquement une première variante d'une antenne selon l'invention respectivement en coupe longitudinale et en vue de face ;
- la figure 3 illustre la première variante de l'invention représentée à la figure 1, avec adjonction d'éléments complémentaires, - les figures 4 et 5 illustrent des courbes représentatives de la première variante de l'antenne de l'invention, - la figure 6 illustre une vue en coupe longitudinale partielle d'une seconde variante de l'antenne selon l'invention, - la figure 7 illustre une vue de face de la seconde variante de l'antenne selon l'invention, - les figures 8 et 9 illustrent une variante du duplexeur de ~3~72 polarisation de la seconde variante de l'antenne selon l'invention avec, respectivement, une vue de face et une vue de côté, - la figure 10 illustre une variante de la source de la seconde varian-te de l'antenne selon l'invention, S - la figure 11 illustre le fonctionnement de la seconde variante de l'antenne selon l'invention.
Une première variante de l'antenne de l'invention, représentée sur les figures 1 et 2 est une antenne monoréflecteur comportant une source primaira 10 ici unipolaire avec une bride d'accès 11, e-t un réflecteur 12 obtenu par centrifugation d'un matériau dans une forme liquide qui a été ensuite solidifiée. La source 10 est maintenue en place par des bracons supports 13, dont la section peut être triangulaire, le sommet du triangle regardant la face concave paraboloïdale du réflecteur 12.
L'invention consiste donc à remplacer le réflecteur paraboloïdal de révolution classique, fabriqué soit en stratifié de verre soit en métal, par un réflecteur paraboloïdal de tolérance de surface extrêmement faible obtenu par centrifugation d'un matériau sous forme liquide tel que du plastique fondu, ou du métal (cuivre ou aluminium par exemple) en fusion.
Lorsque le réflecteur est obtenu par centrifugation d'un matériau plastique (polyester par exemple), il reçoit ensuite le dépôt d'une couche de métal (par exemple le shoopage d'une couche de zinc de quelques dizaines de micromètres).
Le rayon de courbure et la focale d'un tel réflecteur dépendent de la vitesse de centrifugation. La tolérance d'un réflecteur ainsi obtenu est de l'ordre de 0,1 mm.
Comme représenté à la figure 3, on peut utiliser une antenne monoréflecteur montée avec une couronne 15 équipée d'absorbant et recouverte d'un radôme plat 16 de manière à obtenir, d'une part, une meilleure résistance aux vents et, d'autre part, un niveau de rayonnement à partir d'environ 80 de l'axe, du maximum plus bas d'une dizaine à une quinzaine de décibels. Une telle variante permet d'améliorer les performances radio- électriques de l'antenne de l'invention.
Comme représenté également sur la figure 3, pour augmenter encore les performances en contra-polarisation, les bracons supports 13 de la ~1 31~97~
source primaire sont enrobés d'un absorbant hyperfréquence 17. Suivant les zones angulaires considérées, le niveau du rayonnement contra-polaire peut ainsi baisser de quelques décibels à une dizaine de décibels.
Avantageusement le remplacement, dans une antenne, d'un réflecteur paraboloïdal classiaue par un réflecteur parabolo';dal centrifugé selon l'invention de même diamètre et de même focale ne change pas le système de fixation et de montage. Seules sont changées les performances radioélectriques qui sont nettement meilleures.
Pour profiter de l'augmentation des performances contra-polaires, on peut avantageusement utiliser une source primaire de type cornet corrugué.
Dans un exemple de réalisation, on peut considérer une antenne à
réflecteur parabolo';dal centrifugé illuminé par une source primaire p]acée au f'oyer telle que :
- diamètre de l'antenne : 3,60 m ; ;' - rapport focale/diamètre : 0,43 ; ' - tolérance de surface du réflecteur centrifugé : + 0,1 mm ;
- bande de fréquence : 5,925 - 6,425 GHz.
On obtient une courbe 20 représentative de l'enveloppe du diagramme de rayonnement en co-polarisation soit E = f( ~) ( ~ angle en degrés) représentée à la figure 4, comparée à la même courbe 21 obtenue pour une antenne utilisant un réflecteur paraboloidal classique, NI étant le niveau isotropique.
On obtient également une courbe 22 représentative de l'enveloppe du diagramme de rayonnement en contra-polarisation : E' = f( ~) représentée à la figure 5, comparée à la même courbe 23 obtenue par une antenne utilisant un réflecteur paraboloIdal classique.
Une seconde variante de l'antenne de l'invention porte sur une antenne à optique cassegrain, telle que représentée sur la figure 6, comprenant :
- deux réflecteurs paraboloï'daux confocaux 110 et 111, possédant le même rapport focale/diamètre : soit - = -. Le réflecteur principal 110 est obtenu par la technique dite d D de "centrifugation" définie précédemment, soit en utilisant du métal (cuivre ou aluminium), soi-t en réalisant le dépôt d'une couche métallique 126 sur du polyester par 13149~2 exemple. Le sub-réflecteur 111 peut être obtenu par usinage dans la masse. La précision des profils paraboloïdaux est ainsi excellente :
inférieure à ~ 0,1 mm crête-à-crête. Elle est à comparer à celle des réflecteurs existants fabriqués soit en moulage en s-tatifié polyester soit en redressage métallique ou par "embouti" ; elle est en général supérieure au millimètre pour des diamètres de réf]ecteurs de quatre mètres. Ce paramètre contribue pour une grande part à la diminution des valeurs en Gontra-polarisation.
- Une source primaire 112 de type cornet corrugué à profil exponentiel 118. Elle est définie pour avoir un centre de phase 0 le plus stationnaire possible ce qui permet, dans une large bande de fréquence, de maintenir ses excellentes performances contra-polaires. Un duplexeur de polarisation 113 est disposé à l'extrémité libre du cornet corrugué
118.
Ce duplexeur de polarisation 113, fonctionnant suivant deux polarisations orthogonales verticale et horizontale, comporte une partie 114 en guide circulaire et deux accès 115 et 116 en guide rec-tangulaire, le second accès 116 étant aligné avec le guide circulaire 114, une plaque réflectrice 117 étant disposée entre le niveau du premier accès 115 et le second accès 116.
Ce duplexeur sert donc à grouper ces deux polarisations linéaires orthogonales verticale et horizontale : Si une onde bipolaire arrive par l'entrée du guide circulaire 114, l'onde à polarisation horizontale frappe la plaque réflectrice 117 qui lui est parallèle. Elle se réfléchit et passe dans le premier accès 115 tandis que l'onde à
polarisation verticale traverse normalemen-t (et perpendiculairement) la plaque réflectrice 117 et arrive au deuxième accès 116. La réciprocité
est la suivante : une onde arrivant par le premier accès 115 se réfléchit sur la plaque réflectrice 117 et sort par le guide circulaire 114. Le deuxième accès 116 est en quelque sorte "équilibré" car l'onde venant de cet accès attaque le guide circulaire 114 par le centre.
Tandis que le premier accès 115, attaquant le guide circulaire 114 par le bord, est plutôt "dissymétrique" et non équilibré.
Une lentille 119 se trouve à l'ouverture du cornet corrugué 118.
Elle a pour rôle de transformer l'onde sphérique issue du cornet corrugué en une onde plane. Elle est de forme "parabole-plate", le foyer 1~ 497~
de cette lentille 119 é-tant confondu avec le centre de phase O du cornet corrugué 118. Elle est réalisée en matériau diélectrique par exemple en polytétrafluoréthylène ou "téflon".
Mais les antennes cassegrain actuelles de grand rendement (environ 0,70/0,75) peuvent avoir des réflecteurs principal 110 et auxiliaire 111, à profils "conformés", c'est-à-dire, déformés de telle manière que la phase d'illumination réfléchie du réflecteur principal 110 devienne pratiquement très faible (quelques degrés au lieu de plusieurs dizaines de degrés), et que l'amplitude réfléchie par le sub-réflecteur 111 soit uniforme. Or dans l'antenne selon l'invention, le profil du réflecteur principal llO doit être paraboloïdal de part la technique de centrifugation. Un profil "déformé" ou conformé ne peut donc être obtenu par cette centrifugation. Par contre, le sub-réflecteur lll qui, étant usiné dans la masse, peut être conformé par changement du profil. Le rendement de cette antenne se situe à environ 0,65/0,70.
Dans cette variante pour obtenir une antenne avec un rendement meilleur, on peut conserver les deux réflecteurs llO, lll tels que décrit précédemment et utiliser de plus une telle lentille 119 "conformée" en profil, en modifiant son diagramme de phase pour permettre une illumination du réflecteur principal llO aussi proche d'une illumination équiphase que possible. Le rendement dans ce cas augmentera encore un peu, se situant vers 0,67 - 0,72, c'est-à-dire que pour un réflecteur principal 110 centrifugé, et un sub-réflecteur 111 conformé, la lentille 19 subit une conformation telle que, pour les ondes émises ou resues par le réflecteur principal 110, elle soit pratiquement équivalente à une conformation de ce réflecteur principal 110. Une telle variante de l'antenne selon l'invention peut donc être réalisée notamment de deux fasons - la première comprenant :
. un réflecteur principal 110 centrifugé avec un profil nécessairement paraboloïdal, . un sub-réflecteur lll usiné dans la masse à profil conformé
mais cette solution correspond à une "conformation à moitié".
- la seconde comprenant :
. un réflecteur principal 110 centrifugé et donc à profil paraboloidal, . un sub-réflecteur lll usiné dans la masse à profil conformé, ~ 3~4~7~
. et en plus une lentille 119 à profil conformé en phase.
Comme représenté sur les figures 6 et 7 le support du sub-réflecteur 111 est constitué par quatre brins 120 (ou bras) positionnant et supportant ce sub-réflec-teur 111 avec précision. Ils sont avantageusement placés "en croix". Ces quatre bras 120 sont fixés sur la circonférence du réflecteur principal 110. De cette manière le profil de ce dernier garde une parfaite continuité paraboloidale et n'est donc pas modifié aux endroits où les quatre bras se fixent, comme dans les antennes de l'art connu. De meme, le profil "en croix" et non pas "en X" de ces quatre bras permet de ne pas influencer la contra-polarisation dont le champ se trouve concentré à 45 des axes vertical et horizontal. De plus, la section de chaque bras 120 est de préférence triangulaire (triangle isocèle), le sommet regardant la face parabololdale du réflecteur principal 110. De cette manière, toute réflexion du champ rayonné sur les quatre bras 120 sera minimisée ; ce qui contribue à la diminution contra-polaire.
Dans une variante du duplexeur, comme représentée aux figures 8 et 9, le premier accès 115 est obtenu par un "T magique" dont les deux bras 122 et 123 rejoignent deux accès rectangulaires 124 et 125 (de dimension du guide d'onde) diamètralement opposés sur la circonférence du guide circulaire 114. Ce dispositif est équilibré.
Pour éviter l'encombrement de la source primaire 112, on peut "plier" le cornet corrugué à l'aide d'un plan à 45 comme représenté sur la figure 10, le cornet étant en position verticale.
En fonctionnement, tel que schématisé sur la figure ll, si l'on considère l'émission, une onde sphérique ~ 1 se forme à l'ouverture du cornet 118. Elle est transformée en onde plane 2 après avoir traversé
la lentille ll9. Cette dernière onde 2 après réflexion sur le sub-réflecteur 111 paraboloïdal, devient une onde sphérique ~ 3 qui, se réfléchissant sur le réflecteur principal paraboloidal llO, devient une onde plane 4 à la sortie de l'antenne.
Le principe de réprocité pour la réception est bien entendu valable. Une onde plane 4 venant de l'infini se réfléchit sur le réflecteur principal paraboloidal 110. Elle devient une onde sphérique ~3 après réflexion et frappe le sub-réflecteur paraboloidal 111. A la sortie elle devient une onde plane 2 qui frappe la lentille 119.
.
13~97~
g Cette dernière la transforme en une onde sphérique 1 qui se propage dans le cornet corrugué 118 et sor-t par les accès du duplexeur de polarisation 113.
Dans un exemple de fonctionnemen-t de cette seconde variante, on considère les valeurs suivantes :
- Bande de fréquence : 6,43 - 7,11 GHz ;
- Diamètre du réflecteur principal 10 : D = 4 m ;
~- Diamètre du sub-réflecteur 11 : d =0,60 m ;
- Rapport focale/diamètre : 0,45 ;
- Réflecteur principal 110 fabriqué par centrifugation : ce réflecteur étant, par exemple, obtenu par centrifugation d'un matériau plastique ~uis par dépôt d'une couche de métal : par exemple par shoopage (ou projection avec pistolet à flamme d'un métal fondu) d'une couche de zinc de quelques dizaines de micromètres, - sub-réflecteur 111 fabriqué par usinage dans la masse, par exemple dans un métal tel que l'aluminium ;
- Tolérance de profil des réflecteurs : ~ + 0,1 mm ;
- Source primaire 112 : cornet corrugué à profil exponentiel, d'ouverture 0,60 m de diamètre et de 0,90 m de long ;
- Lentille 119 dans l'ouverture du cornet : 0,60 m de diamètre ;
- Quatre bras 120 supports de section triangulaire, fixés sur la circonférence du réflecteur principal "en croix" ;
- Valeur contra-polaire : mieux que 42 dB ;
- Rendement : meilleur que 0,65.
Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention.
Ainsi la source primaire 112 peut être de forme carrée, rectangulaire ou circulaire, alimentée respectivement par un guide d'onde de section carrée, rectangulaire ou circulaire.
Ainsi le sub-réflecteur 111 peut ne pas être confocal avec le réflecteur principal 110, mais peut être hyperboloïdal ou ellipsoïdal.
Dans ces deux cas la source primaire est un cornet non équipé de lentille. Le rendement de l'antenne est, dans ce cas, plus faible mais les caractéristiques demeurent très bonnes grâce au réflecteur principal centrifugé. ~ 3 ~ 97 ~
Revolution reflector antenna_ _ The invention relates to an antenna with a reflector of revolution.
Such an antenna can be of several types: it can be any first a single reflective antenna.
Thus as described in the work of M. Nhu BUI HAI, entitled "Microwave antennas ~ (Masson, 197 ~), an antenna of this type, the reflector is illuminated by a primary source placed at the focal level, is commonly used in bands above 400 MHz.
Such an antenna includes a reflector, generally of revolution, and a primary source generally of cornet type when the operating wavelength is centimetric, and of type dipole with reflector when it is decimetric.
For a paraboloid reflector with a tolerance revolution of area of approximately ~ ~ / 16, ~ being the working wavelength, and a primary source of the horn type, the efficiency of such an antenna is is between 0.45 and 0.55.
One of the main factors significantly modifying the yield of the antenna lies in the loss of gain due to surface tolerances of the paraboloid reflector of revolution. This is how a tolerance surface area of + ~ / 16 causes about 0.4 dB to be lost and causes the diffuse radiation level of approximately 15 dB.
The present invention consists in considerably reducing these influences.
Such an antenna can also be an optical antenna cassegrain.
The antennas with cassegrain optics with reflectors of revolution are well known. They include a main reflector type paraboloidal, a sub-reflector of either hyperboloidal or ellipsoidal, and a primary source.
Their performances are as follows:
- in co-polarization: - level of the first secondary lobe of the order -16dB / maximum;
- yield of the order of 0.55 - 0.65;
- level of the distant lobes -5 to - 15dB in below the isotropic level.
- in counter-polarization: - level in the axis: of the order of - 35dB
- ~ 3: ~ 497 ~, - level at the highest: -22 to -30dB / maximum.
Assuming the primary source has very good performances (cornet of the corrugated type with exponential profile for example), the performance of a cassegrain antenna depends mainly on mechanical qualities of the reflectors, namely:
- accuracy of the profiles of the main reflector and the sub-reflector, - accuracy of the relative positioning between the two reflectors, - shape, quantity and positioning accuracy of the strands of the support sub-reflector.
The worse these performances, the worse the radiant performance of the antenna: Thus, for a tolerance of the profile compared to wavelength A or the ratio ~
about I 1/20, the performance of a cassegrain antenna at revolution reflectors are as mentioned above.
During the period when only the analog radio-relay systems were used, these performances corresponded to needs. Since the use of digital radio-relay systems, the performance in contra-polarization become crucial. They are function in particular modulation quality: 4, 16, 64 or 256 QAM
("quadrature amplitude modulation").
So for a given modulation we can have, for example, a value of the corresponding counter-polarization, as follows:
16 QAM ____ ~ -22 to -32dB / maximum 64 QAM ~ -28 to -38dB / maximum 256 QAM _> -35 to -45dB / maximum.
Therefore, already for digital radio-relay systems at 64 QAM, it is necessary to select the constituent elements of the antenna so that the counter-polarization is lower than that of the existing antennas. But for digital radio-relay systems of 256 QAM, the counter-polar performances of existing antennas are clearly insufficient.
In addition, in order to increase the illumination efficiency of a cassegrain antenna with reflectors of revolution, we are trying to make the amplitude distribution in the uniform opening and equiphase, all in continuing to use only a primary source whose illumination is declining. To do this, we define new profiles of '' ;: ~
13 ~ 972 reflectors, said profiles "conformed ~: pseudo-parabolo ~ dal for the main and pseudo-hyperboloidal reflector for the sub-reflector. The "conformation" of the profile of the latter makes it possible to make uniform the illumination of the main reflector and the "conformation" of the main reflector allows to equiphase the illumination in opening the antenna. But in the case of a sub-reflector pseudo-hyperboloid, the source, which must be placed at the focal point located between the main reflector and the sub-reflector, constitutes a certain mask for the waves emitted or received by the antenna.
The object of the invention is therefore also to resolve these various problems.
It therefore offers a revolution reflector antenna, characterized in that this reflector is made of a material having a liquid phase and a solid phase and in that it is obtained by centrifugation of the material in its liquid phase, passed later in its solid phase.
Such a centrifugal reflector antenna makes it possible to gain:
- about 0.3 dB on gain;
- ten decibels on the diffuse level of radiation;
- a contra-polar level lowered by approximately 10 to 15 decibels;
- these performances being obtained with the same primary source.
The characteristics and advantages of the invention will emerge moreover from the description which follows, by way of example not limiting, with reference to the appended figures in which:
- Figures 1 and 2 schematically illustrate a first variant of an antenna according to the invention respectively in section longitudinal and in front view;
- Figure 3 illustrates the first variant of the invention represented in FIG. 1, with the addition of additional elements, - Figures 4 and 5 illustrate representative curves of the first variant of the antenna of the invention, - Figure 6 illustrates a partial longitudinal sectional view a second variant of the antenna according to the invention, - Figure 7 illustrates a front view of the second variant of the antenna according to the invention, - Figures 8 and 9 illustrate a variant of the duplexer of ~ 3 ~ 72 polarization of the second variant of the antenna according to the invention with, respectively, a front view and a side view, - Figure 10 illustrates a variant of the source of the second varian-te of the antenna according to the invention, S - Figure 11 illustrates the operation of the second variant of the antenna according to the invention.
A first variant of the antenna of the invention, represented on Figures 1 and 2 is a single reflector antenna comprising a source primaira 10 here unipolar with an access flange 11, and a reflector 12 obtained by centrifugation of a material in a liquid form which has was then solidified. Source 10 is held in place by support pins 13, the cross section of which can be triangular, the apex of the triangle looking at the concave paraboloidal face of the reflector 12.
The invention therefore consists in replacing the paraboloid reflector of classic revolution, manufactured either in glass laminate or in metal, by a paraboloidal surface tolerance reflector extremely low obtained by centrifugation of a material in the form liquid such as molten plastic, or metal (copper or aluminum by example) in fusion.
When the reflector is obtained by centrifugation of a material plastic (polyester for example), it then receives the deposit of a layer of metal (e.g. shooping a layer of zinc from a few tens of micrometers).
The radius of curvature and the focal length of such a reflector depend on the centrifugation speed. The tolerance of a reflector thus obtained is of the order of 0.1 mm.
As shown in Figure 3, you can use an antenna monoreflector mounted with a crown 15 fitted with absorbent and covered with a flat radome 16 so as to obtain, on the one hand, a better wind resistance and, on the other hand, a level of radiation from around 80 of the axis, from the lowest maximum of a ten to fifteen decibels. Such a variant allows to improve the radioelectric performance of the antenna the invention.
As also shown in Figure 3, to further increase performance in counter-polarization, the support pins 13 of the ~ 1 31 ~ 97 ~
primary source are coated with a microwave absorbent 17. Next the angular zones considered, the level of the counter radiation polar can drop from a few decibels to ten decibels.
Advantageously the replacement, in an antenna, of a reflector paraboloidal classiaue by a parabolo 'reflector; dal centrifuged according to the invention of the same diameter and the same focal length does not change the system fixing and mounting. Only the performances are changed which are much better.
To take advantage of the increased contra-polar performance, it is advantageous to use a primary source of horn type corrugated.
In an exemplary embodiment, we can consider an antenna with centrifugal parabolic reflector illuminated by a primary source p] acée au f'oyer such as:
- antenna diameter: 3.60 m; ; ' - focal / diameter ratio: 0.43; '' - surface tolerance of the centrifugal reflector: + 0.1 mm;
- frequency band: 5.925 - 6.425 GHz.
A curve 20 representative of the envelope of the radiation diagram in co-polarization or E = f (~) (~ angle in degrees) shown in Figure 4, compared to the same curve 21 obtained for an antenna using a conventional paraboloid reflector, NI being the isotropic level.
We also obtain a curve 22 representative of the envelope of the radiation diagram in counter-polarization: E '= f (~) shown in Figure 5, compared to the same curve 23 obtained by a antenna using a conventional paraboloid reflector.
A second variant of the antenna of the invention relates to a antenna with cassegrain optics, as shown in FIG. 6, including:
- two confocal paraboloidal reflectors 110 and 111, having the same focal / diameter ratio: either - = -. The main reflector 110 is obtained by the so-called d D technique of defined "centrifugation"
previously, either by using metal (copper or aluminum), depositing a metallic layer 126 on polyester by 13149 ~ 2 example. The sub-reflector 111 can be obtained by machining in the mass. The accuracy of the paraboloid profiles is therefore excellent:
less than ~ 0.1 mm peak-to-peak. It is to be compared to that of existing reflectors produced either by molding in polyester laminate either in metal straightening or by "stamping"; she is generally greater than a millimeter for reference diameters ectors of four meters. This parameter largely contributes to the reduction of Gontra-polarization values.
- A primary source 112 of corrugated horn type with exponential profile 118. It is defined to have the most phase 0 center stationary possible which allows, in a wide frequency band, to maintain its excellent counter-polar performance. A duplexer polarization 113 is arranged at the free end of the corrugated horn 118.
This polarization duplexer 113, operating according to two vertical and horizontal orthogonal polarizations, has a part 114 in circular guide and two accesses 115 and 116 in rec-tangular guide, the second access 116 being aligned with the circular guide 114, a reflective plate 117 being disposed between the level of the first access 115 and the second access 116.
This duplexer therefore serves to group these two linear polarizations orthogonal vertical and horizontal: If a bipolar wave arrives by the entry of circular guide 114, the wave with horizontal polarization strikes the reflecting plate 117 which is parallel to it. She is reflect and pass in the first access 115 while the wave at vertical polarization crosses normally (and perpendicularly) the reflective plate 117 and arrives at the second access 116. Reciprocity is as follows: a wave arriving by the first access 115 is reflects on the reflecting plate 117 and exits through the circular guide 114. The second access 116 is in a way "balanced" because the wave coming from this access attacks the circular guide 114 through the center.
While the first access 115, attacking the circular guide 114 by the edge is rather "asymmetrical" and not balanced.
A lens 119 is located at the opening of the corrugated horn 118.
Its role is to transform the spherical wave from the cornet corrugated into a plane wave. It is of "dish-dish" shape, the hearth 1 ~ 497 ~
of this lens 119 being confused with the phase center O of the horn corrugated 118. It is made of dielectric material for example in polytetrafluoroethylene or "teflon".
But the current high-performance cassegrain antennas (about 0.70 / 0.75) can have 110 main reflectors and auxiliary 111, with "shaped" profiles, that is to say, deformed in such a way so that the reflected illumination phase of the main reflector 110 becomes practically very weak (a few degrees instead of several tens of degrees), and that the amplitude reflected by the sub-reflector 111 is uniform. Now in the antenna according to the invention, the profile of the main reflector llO must be paraboloidal by the centrifugation technique. A "distorted" or shaped profile cannot therefore be obtained by this centrifugation. However, the sub-reflector lll which, being machined in the mass, can be shaped by changing the profile. The efficiency of this antenna is around 0.65 / 0.70.
In this variant to obtain an antenna with a yield better, we can keep the two reflectors llO, lll such that described above and use such a lens 119 "conformed" in profile, by modifying its phase diagram to allow illumination of the main reflector llO as close of an equiphase illumination as possible. The yield in this case will increase a little more, going towards 0.67 - 0.72, i.e.
for a main centrifugal reflector 110, and a sub-reflector 111 conformed, the lens 19 undergoes a conformation such that, for the waves emitted or received by the main reflector 110, either practically equivalent to a conformation of this main reflector 110. Such a variant of the antenna according to the invention can therefore be made in particular of two ways - the first comprising:
. a main reflector 110 centrifuged with a profile necessarily paraboloidal, . a sub-reflector lll machined in the mass with a shaped profile but this solution corresponds to a "half conformation".
- the second including:
. a main reflector 110 centrifuged and therefore profile paraboloidal, . a lll sub-reflector machined in the mass with a shaped profile, ~ 3 ~ 4 ~ 7 ~
. and in addition a lens 119 with a profile shaped in phase.
As shown in Figures 6 and 7 the support of the sub-reflector 111 consists of four strands 120 (or arms) positioning and supporting this sub-reflector 111 with precision. They are advantageously placed "crosswise". These four arms 120 are fixed on the circumference of the main reflector 110. In this way the profile of the latter keeps a perfect paraboloidal continuity and is therefore not modified in the places where the four arms are fixed, as in the antennas of known art. Likewise, the "cross" profile and not not "in X" of these four arms allows not to influence the contra-polarization whose field is concentrated at 45 of the axes vertical and horizontal. In addition, the section of each arm 120 is preferably triangular (isosceles triangle), the vertex looking at the face parabololdale of the main reflector 110. In this way, all reflection of the radiated field on the four arms 120 will be minimized; this which contributes to the contra-polar decrease.
In a variant of the duplexer, as shown in Figures 8 and 9, the first access 115 is obtained by a "magic T" whose two arms 122 and 123 join two rectangular accesses 124 and 125 (dimension of the waveguide) diametrically opposite on the circumference of the guide circular 114. This device is balanced.
To avoid congestion of the primary source 112, it is possible to "fold" the corrugated horn using a 45-degree plan as shown on Figure 10, the horn being in a vertical position.
In operation, as shown schematically in Figure ll, if one consider the emission, a spherical wave ~ 1 is formed at the opening of the horn 118. It is transformed into plane wave 2 after crossing the ll9 lens. This last wave 2 after reflection on the paraboloidal sub-reflector 111, becomes a spherical wave ~ 3 which, reflecting on the main paraboloidal reflector llO, becomes a plane wave 4 at the outlet of the antenna.
The principle of correctness for reception is of course valid. A plane wave 4 coming from infinity is reflected on the paraboloidal main reflector 110. It becomes a spherical wave ~ 3 after reflection and hits the paraboloidal sub-reflector 111. At the output it becomes a plane wave 2 which strikes the lens 119.
.
13 ~ 97 ~
g The latter transforms it into a spherical wave 1 which propagates in the corrugated horn 118 and exit through the duplexer's access polarization 113.
In an example of operation of this second variant, we considers the following values:
- Frequency band: 6.43 - 7.11 GHz;
- Diameter of main reflector 10: D = 4 m;
~ - Diameter of the sub-reflector 11: d = 0.60 m;
- Focal / diameter ratio: 0.45;
- Main reflector 110 manufactured by centrifugation: this reflector being, for example, obtained by centrifugation of a plastic material ~ uis by depositing a layer of metal: for example by shooping (or projection with a molten metal flame gun) of a layer of zinc of a few tens of micrometers, - sub-reflector 111 manufactured by mass machining, for example in a metal such as aluminum;
- Profile tolerance of reflectors: ~ + 0.1 mm;
- Primary source 112: corrugated horn with exponential profile, opening 0.60 m in diameter and 0.90 m long;
- Lens 119 in the opening of the horn: 0.60 m in diameter;
- Four arms 120 supports of triangular section, fixed on the circumference of the main "cross"reflector;
- Counter-polar value: better than 42 dB;
- Yield: better than 0.65.
It is understood that the present invention has not been described and shown only as a preferred example and that we can replace its constituent elements with equivalent elements without, however, depart from the scope of the invention.
Thus the primary source 112 can be square, rectangular or circular, fed by a guide respectively of square, rectangular or circular section.
Thus the sub-reflector 111 may not be confocal with the main reflector 110, but can be hyperboloidal or ellipsoidal.
In these two cases the primary source is a horn not equipped with lens. The antenna efficiency is, in this case, lower but the characteristics remain very good thanks to the main reflector centrifugal.