CA2808511C - Flat antenna for a terminal operating in dual circular polarisation, airborne terminal and satellite telecommunication system featuring at least one antenna - Google Patents
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Abstract
Description
Antenne plane pour terminal fonctionnant en double polarisation circulaire, terminal aéroporté et système de télécommunication par satellite comportant au moins une telle antenne La présente invention concerne une antenne plane pour terminal fonctionnant en double polarisation circulaire, un terminal aéroporté et un système de télécommunication par satellite comportant au moins une telle antenne. Elle s'applique notamment au domaine des télécommunications par satellite à haut débit et plus particulièrement io aux configurations comportant des systèmes à satellite multi-spots fonctionnant dans une bande de fréquences Ku, K ou Ka, l'antenne pouvant être montée sur un terminal aéroporté à bord d'un avion, d'un hélicoptère ou d'un drone.
Il existe de nombreux systèmes de télécommunications par satellite déployés ou en cours de déploiement qui fonctionnent dans les bandes de fréquences Ku, K ou Ka. Dans le cas d'un terminal aéroporté, les dimensions maximales admissibles pour le système d'antennes d'émission et de réception et notamment le rapport de sa hauteur sur son diamètre maximal, sont limitées par les contraintes aérodynamiques, par des paramètres liés à la tramée de pression aérodynamique, ainsi que par les interfaces disponibles sur le véhicule porteur et la masse globale du système aéroporté.
Dans le cas d'une utilisation du terminal via un système satellitaire multi-spots fonctionnant en polarisation circulaire, le terminal aéroporté peut, en raison de sa mobilité, devoir changer de spot durant sa mission pour acheminer des signaux de télécommunications en direction de différentes zones géographiques fixes au sol. Ce mécanisme appelé hand over inter-spots (en anglais), se produit lorsque le terminal mobile survole une zone géographique couverte par deux spots différents adjacents.
Lors du changement de spot, la polarisation circulaire définie pour les spots couvrant différentes zones géographiques peut en outre changer de sens, c'est-à-dire passer d'une polarisation circulaire gauche à une polarisation circulaire droite ou l'inverse. Dans ce cas, il est nécessaire que le terminal soit capable de modifier la polarisation Flat antenna for terminal operating in double polarization circular, air terminal and telecommunication system by satellite comprising at least one such antenna The present invention relates to a flat antenna for a terminal.
operating in double circular polarization, an airborne terminal and a satellite telecommunications system comprising at least such an antenna. It applies in particular to the field of high-speed satellite telecommunications and more particularly io configurations with multi-spot satellite systems operating in a Ku, K or Ka frequency band, the antenna can be mounted on an airborne terminal on board an aircraft, helicopter or drone.
There are many telecommunications systems by satellite deployed or being deployed that operate in Ku, K or Ka frequency bands. In the case of a terminal airborne, the maximum admissible dimensions for the system transmitting and receiving antennas and in particular the report of its height over its maximum diameter, are limited by constraints aerodynamics, by parameters related to the pressure screen aerodynamics, as well as the interfaces available on the vehicle carrier and the overall mass of the airborne system.
When using the terminal via a system multi-spot satellite operating in circular polarization, the terminal airborne may, due to its mobility, have to change spots during its mission to carry telecommunications signals in direction of different fixed geographic areas on the ground. This mechanism called hand over inter-spots (in English), occurs when the mobile terminal flies over a geographical area covered by two different adjacent spots.
When changing the spot, the defined circular polarization for spots covering different geographic areas can further change direction, i.e. move from circular polarization left to right circular polarization or vice versa. In this case, it the terminal must be able to change the polarization
2 de l'antenne en même temps qu'il réalise le changement de spot, cette modification pouvant être réalisée de préférence de manière automatique, sans intervention mécanique, ni humaine.
Il est connu de réaliser une antenne comportant un panneau rayonnant fonctionnant en polarisation circulaire en utilisant des guides d'onde métalliques rectangulaires à fentes rayonnantes linéaires, alimentés en phase et fonctionnant en polarisation linéaire, les guides d'onde étant associés à un radôme de polarisation ou à une grille polarisante placée en avant de ce panneau. Cependant, le fait d'utiliser io une structure additionnelle pour obtenir la polarisation circulaire ne permet pas d'assurer le changement de polarisation lors du changement de spot.
Il est également connu d'utiliser une antenne comportant un panneau rayonnant comportant une pluralité d'éléments rayonnants constitués de patchs métalliques gravés sur un substrat multi-couches et alimentés en polarisation circulaire. Les patchs sont disposés en colonnes, les patchs d'une même colonne étant mis en série. La polarisation circulaire est obtenue en excitant chaque patch par deux signaux en quadrature de phase, c'est-à-dire déphasés de 900, et de même amplitude. Suivant le signe du déphasage, la polarisation circulaire est droite ou gauche. Cependant, les patchs étant déposés sur des substrats diélectriques, le défaut principal de cette technologie est son rendement médiocre dû aux pertes dans les diélectriques et dans les surfaces conductrices, le rendement diminuant lorsque le nombre de patchs dans chaque colonne augmente.
II est également connu de réaliser un guide d'onde comportant des éléments rayonnants arrangés selon un motif périodique et permettant d'obtenir une polarisation circulaire sans utiliser une grille polarisante. Chaque élément rayonnant est constitué de deux fentes rayonnantes en quadrature de phase, les deux fentes rayonnantes étant disposées en chevron et formant un angle d'environ 90 entre elles. Deux éléments rayonnants adjacents sont espacés d'une distance d'environ une longueur d'onde. Ce guide d'onde est optimisé
pour fonctionner dans un seul sens de propagation des ondes et donc dans un seul sens de polarisation circulaire. Il présente donc un 2 of the antenna at the same time as it performs the spot change, this modification which can preferably be carried out automatic, without mechanical or human intervention.
It is known to produce an antenna comprising a panel radiating operating in circular polarization using guides rectangular metal wave with linear radiating slits, supplied in phase and operating in linear polarization, the guides wave being associated with a polarization radome or a grid polarizing placed in front of this panel. However, using io an additional structure to obtain circular polarization does not ensure the change of polarization during change of spot.
It is also known to use an antenna comprising a radiant panel comprising a plurality of radiating elements made of metal patches etched on a multi-layer substrate and supplied with circular polarization. The patches are arranged in columns, the patches of the same column being placed in series. The circular polarization is obtained by exciting each patch by two signals in phase quadrature, i.e. phase shifted by 900, and same amplitude. According to the sign of the phase shift, the polarization circular is right or left. However, the patches being deposited on dielectric substrates, the main shortcoming of this technology is its poor performance due to losses in dielectrics and in conductive surfaces, the efficiency decreasing when the number of patches in each column increases.
It is also known to produce a waveguide comprising radiant elements arranged in a periodic pattern and allowing to obtain a circular polarization without using a grid polarizing. Each radiating element consists of two slots radiating in phase quadrature, the two radiating slits being arranged in a chevron and forming an angle of about 90 between they. Two adjacent radiating elements are spaced apart distance of about one wavelength. This waveguide is optimized to operate in one direction of wave propagation and therefore in one direction of circular polarization. It therefore presents a
3 problème de symétrie de fonctionnement et des caractéristiques de rayonnement inacceptables pour une application en double polarisation circulaire.
Le but de l'invention est de réaliser une antenne pour terminal fonctionnant en double polarisation circulaire ne comportant pas de grille polarisante, ayant un bon rendement, comportant un diagramme de rayonnement quasiment identique dans les deux sens de polarisation circulaire, droit et gauche, permettant un changement de lo sens de polarisation sans dissymétrie de fonctionnement et capable de commuter d'un faisceau à un autre quel que soit le sens de polarisation desdits faisceaux.
Pour cela, l'invention concerne une antenne plane pour terminal fonctionnant en double polarisation circulaire, comportant au moins un panneau s'étendant selon un plan XY, le panneau de l'antenne comportant :
un premier réseau de N guides d'onde rayonnants comportant des éléments rayonnants à double sens de polarisation circulaire, où N est un nombre entier supérieur à 1, chaque guide d'onde rayonnant comportant deux ports d'entrée/sortie, respectivement supérieur et inférieur, un deuxième réseau de N guides d'onde de distribution respectivement couplés aux N guides d'onde rayonnants, chaque guide d'onde de distribution comportant deux parties indépendantes, respectivement supérieure et inférieure, N commutateurs hyperfréquence, chaque commutateur hyperfréquence comportant une entrée hyperfréquence, une première sortie hyperfréquence reliée au premier port d'entrée/sortie supérieur d'un guide d'onde rayonnant par l'intermédiaire de la partie supérieure d'un guide d'onde de distribution couplé au guide d'onde rayonnant et une deuxième sortie hyperfréquence reliée au deuxième port d'entrée/sortie inférieur du même guide d'onde rayonnant par l'intermédiaire de la partie inférieure du même guide d'onde 3 problem of symmetry of operation and characteristics of radiation unacceptable for double polarization application circular.
The object of the invention is to provide an antenna for a terminal operating in double circular polarization having no polarizing grid, having a good performance, comprising a diagram of almost identical radiation in both directions of circular polarization, right and left, allowing a change of lo sense of polarization without asymmetry of operation and capable of switch from one beam to another regardless of the direction of polarization of said beams.
For this, the invention relates to a plane antenna for terminal operating in double circular polarization, comprising at least one panel extending along an XY plane, the antenna panel comprising:
a first network of N radiating waveguides comprising radiating elements with dual polarization directions circular, where N is an integer greater than 1, each radiating waveguide with two ports input / output, respectively upper and lower, a second network of N distribution waveguides respectively coupled to the N radiating waveguides, each distribution waveguide having two parts independent, respectively upper and lower, N microwave switches, each switch microwave comprising a microwave input, a first microwave output connected to the first port input / output of a waveguide radiating through through the top of a waveguide distribution coupled to the radiating waveguide and a second microwave output connected to the second port input / output of the same waveguide radiating by through the bottom of the same waveguide
4 de distribution couplé au guide d'onde rayonnant, une entrée de commande de position du commutateur apte à commuter l'entrée hyperfréquence du commutateur sur la première ou la deuxième sortie hyperfréquence en fonction du sens de la polarisation circulaire.
Avantageusement, chaque guide d'onde rayonnant équipé des éléments rayonnants et des deux ports d'entrée/sortie est symétrique.
Avantageusement, chaque guide d'onde de distribution comporte au moins une paroi transversale de séparation des deux parties du guide d'onde de distribution, la partie supérieure et la partie inférieure d'un même guide d'onde de distribution étant couplées à un même guide d'onde rayonnant respectivement par l'intermédiaire d'une première fente de cOuplage constituant le port d'entrée/sortie supérieur et par l'intermédiaire d'une deuxième fente de couplage constituant le port d'entrée/sortie inférieur.
De préférence, les ports d'entrée/sortie supérieurs sont positionnés à une extrémité supérieure des guides d'onde rayonnants et en ce que les ports d'entrée/sortie inférieurs sont positionnés à une extrémité inférieure des guides d'onde rayonnants.
Selon un premier mode de réalisation, les commutateurs sont positionnés sur le panneau de l'antenne au niveau des ports d'entrée/sortie supérieurs des guides d'onde rayonnants.
Selon un deuxième mode de réalisation, les commutateurs sont positionnés sur le panneau de l'antenne, au niveau d'une ligne médiane L du panneau de l'antenne, à égale distance des ports d'entrée/sortie supérieurs et inférieurs des guides d'onde rayonnants.
Avantageusement, les deux parties supérieure et inférieure d'un même guide d'onde de distribution sont identiques et disposées symétriquement de part et d'autre de la ligne médiane L.
Alternativement, les commutateurs peuvent être décalés les uns par rapport aux autres sur le panneau de l'antenne.
Selon une variante de réalisation, chaque guide d'onde de 4 distribution coupled to the radiating waveguide, an input switch position control unit capable of switching the microwave input of the switch on the first or the second microwave output depending on the direction of the circular polarization.
Advantageously, each radiating waveguide equipped with radiating elements and the two input / output ports is symmetrical.
Advantageously, each distribution waveguide comprises at least one transverse wall separating the two parts of the distribution waveguide, top and bottom of the same distribution waveguide being coupled to the same waveguide radiating respectively through a first coupling slot constituting the upper input / output port and via a second coupling slot constituting the lower input / output port.
Preferably, the upper input / output ports are positioned at an upper end of the radiating waveguides and in that the lower input / output ports are positioned at a lower end of the radiating waveguides.
According to a first embodiment, the switches are positioned on the antenna panel at the ports input / output of the radiating waveguides.
According to a second embodiment, the switches are positioned on the antenna panel, at a center line L of the antenna panel, equidistant from the input / output ports upper and lower radiating waveguides.
Advantageously, the two upper and lower parts of a same distribution waveguide are identical and arranged symmetrically on either side of the midline L.
Alternatively, the switches can be offset from each other compared to the others on the antenna panel.
According to an alternative embodiment, each waveguide of
5 distribution comporte deux parois de séparation disposées de part et d'autre de la ligne médiane L et chaque commutateur est monté dans un guide d'onde de distribution respectif entre les deux parois.
Avantageusement, les N guides d'onde rayonnants forment N
lignes rayonnantes disposées parallèlement les unes à côté des autres, chaque guide d'onde rayonnant s'étendant selon une direction longitudinale X, ayant une largeur P correspondant au pas du réseau selon une direction Y et ayant une section transversale YZ
rectangulaire.
De préférence, les éléments rayonnants de chaque guide d'onde rayonnant sont alignés, gravés périodiquement et régulièrement espacés d'une même distance D selon la direction longitudinale X du guide d'onde rayonnant, chaque élément rayonnant étant constitué
d'une ou plusieurs fentes rayonnantes gravées selon un motif géométrique rayonnant directement en double polarisation circulaire.
Avantageusement, le motif gravé de chaque élément rayonnant a une forme choisie parmi un cercle, un carré ou une combinaison d'une croix et d'un chevron symétrique.
L'invention concerne aussi un terminal aéroporté et un système de télécommunication par satellite comportant au moins une telle antenne plane.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés qui représentent : 5 distribution has two partition walls arranged on one side and across the center line L and each switch is mounted in a respective distribution waveguide between the two walls.
Advantageously, the N radiating waveguides form N
radiating lines arranged parallel next to each other, each radiating waveguide extending in a direction longitudinal X, having a width P corresponding to the pitch of the grating in a direction Y and having a cross section YZ
rectangular.
Preferably, the radiating elements of each waveguide radiating are aligned, engraved periodically and regularly spaced by the same distance D in the longitudinal direction X of the radiating waveguide, each radiating element being constituted one or more radiating slots etched in a pattern geometric radiating directly in double circular polarization.
Advantageously, the engraved pattern of each radiating element has a shape chosen from a circle, a square or a combination a cross and a symmetrical chevron.
The invention also relates to an airborne terminal and a system.
telecommunication satellite comprising at least one flat antenna.
Other features and advantages of the invention will become apparent clearly in the rest of the description given by way of example purely illustrative and not limiting, with reference to the drawings attached schematics which represent:
6 figure la: un schéma en perspective d'un exemple d'antenne comportant deux panneaux rayonnants, selon l'invention ;
figure lb: un schéma illustrant les différents mouvements de rotation d'un panneau de l'antenne, selon l'invention ;
figure 2a: un schéma en perspective, d'un exemple de panneau rayonnant d'une antenne, selon un premier mode de réalisation de l'invention;
figure 2b: une vue schématique partielle de la partie supérieure du panneau rayonnant, selon le premier mode de lo réalisation de l'invention;
figures 3a, 3b: deux vues schématiques partielles de détail montrant un exemple de couplage entre le niveau de guides d'onde rayonnants et le niveau de guides d'onde de distribution, selon l'invention;
figure 4: un exemple schématique d'un commutateur hyperfréquence, selon l'invention ;
figures 5a, 5b: deux schémas illustrant l'acheminement d'un signal d'alimentation entre un commutateur hyperfréquence et un guide d'onde rayonnant, pour un premier sens, respectivement pour un deuxième sens, de polarisation circulaire, selon le premier mode de réalisation de l'invention;
figure 6a: un schéma en perspective, d'un exemple de panneau rayonnant d'une antenne, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention;
figure 6b: une vue schématique partielle de la partie médiane du panneau rayonnant, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention;
figures 7a, 7b: deux schémas illustrant l'acheminement d'un signal d'alimentation entre un commutateur hyperfréquence et un guide d'onde rayonnant, pour un premier sens, respectivement pour un deuxième sens, de polarisation circulaire, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention; 6 Figure la: a perspective diagram of an example antenna comprising two radiant panels, according to the invention;
figure lb: a diagram illustrating the different movements of rotation of an antenna panel, according to the invention;
Figure 2a: a perspective diagram of an example of radiating panel of an antenna, according to a first mode of realization of the invention;
Figure 2b: a partial schematic view of the part top of the radiant panel, according to the first mode of lo realization of the invention;
Figures 3a, 3b: two partial schematic detail views showing an example of coupling between the level of guides waveguides and the level of waveguides distribution according to the invention;
figure 4: a schematic example of a switch microwave, according to the invention;
Figures 5a, 5b: two diagrams illustrating the routing of a power signal between a microwave switch and a radiating waveguide, for a first sense, respectively for a second direction, of polarization circular, according to the first embodiment of the invention;
Figure 6a: a perspective diagram of an example of radiating panel of an antenna, according to a second mode of carrying out the invention;
Figure 6b: a partial schematic view of the middle part of the radiant panel, according to the second mode of realization of the invention;
Figures 7a, 7b: two diagrams illustrating the routing of a power signal between a microwave switch and a radiating waveguide, for a first sense, respectively for a second direction, of polarization circular, according to the second embodiment of the invention;
7 figure 7c: un schéma illustrant le montage d'un commutateur dans un guide d'onde de distribution, entre deux parois de séparation, selon l'invention ;
figure 7d: un schéma illustrant une variante d'implantation des commutateurs par rapport à la ligne médiane du panneau de l'antenne, selon l'invention ;
figures 8a, 8b: deux vues schématiques, respectivement en perspective et de face, d'un premier exemple de motif gravé
pour un élément rayonnant apte à fonctionner en polarisation io circulaire droite et gauche, selon l'invention ;
figure 8c: une vue en perspective d'un premier exemple de guide rayonnant équipé de plusieurs éléments rayonnants dont le motif gravé correspond à celui de la figure 8a, selon l'invention ;
figure 9: une vue schématique en perspective d'un deuxième exemple de motif gravé pour un élément rayonnant apte à
fonctionner en polarisation circulaire droite et gauche, selon l'invention, figure 10a: une vue schématique en perspective, d'un troisième exemple de motif gravé pour un élément rayonnant apte à fonctionner en polarisation circulaire droite et gauche, selon l'invention ;
figure 10b: une vue en perspective d'un deuxième exemple de guide rayonnant équipé de plusieurs éléments rayonnants dont le motif gravé correspond à celui de la figure 10a, selon l'invention.
La figure la montre un exemple d'antenne pouvant être montée sur un terminal aéroporté. L'antenne comporte un premier panneau 10 comportant une première surface rayonnante fonctionnant en émission TX et un deuxième panneau 11 comportant une deuxième surface rayonnante fonctionnant en réception RX, les deux panneaux 10, 11 de l'antenne étant montés sur une plate-forme azimutale commune 12, actionnée en rotation autour d'un axe central azimutal 17 par un premier moteur 13. Chaque panneau 10, 11 de l'antenne est en outre 7 Figure 7c: a diagram illustrating the mounting of a switch in a distribution waveguide, between two walls of separation according to the invention;
Figure 7d: a diagram illustrating an alternative layout switches relative to the center line of the panel the antenna according to the invention;
Figures 8a, 8b: two schematic views, respectively in perspective and front view, of a first example of an engraved motif for a radiating element capable of operating in polarization io right and left circular, according to the invention;
Figure 8c: a perspective view of a first example of radiant guide equipped with several radiating elements whose engraved pattern corresponds to that of FIG. 8a, according to the invention;
Figure 9: a schematic perspective view of a second example of an engraved pattern for a radiating element suitable for operate in right and left circular polarization, depending the invention, Figure 10a: a schematic perspective view of a third example of an engraved pattern for a radiating element able to operate in right and left circular polarization, according to the invention;
Figure 10b: a perspective view of a second example radiant guide fitted with several radiating elements whose engraved pattern corresponds to that of FIG. 10a, according to the invention.
Figure la shows an example of antenna that can be mounted on an airborne terminal. The antenna has a first panel 10 comprising a first radiating surface operating in emission TX and a second panel 11 having a second surface radiant operating in RX reception, the two panels 10, 11 of the antenna being mounted on a common azimuthal platform 12, actuated in rotation around a central azimuth axis 17 by a first motor 13. Each panel 10, 11 of the antenna is furthermore
8 actionné en rotation autour d'un premier, respectivement d'un deuxième, axe d'élévation 18 par un deuxième, respectivement par un troisième, moteur 14, 15. Chaque panneau 10, 11 est une antenne active sur un axe de dépointage électronique, par exemple horizontal, et réalise donc un balayage 16 électronique des faisceaux selon cet axe de dépointage. La figure lb sur laquelle est représenté un seul panneau, illustre les différents mouvements de rotation de chaque panneau de l'antenne.
Les figures 2a et 2b sont deux schémas en perspective d'un exemple de réalisation d'un panneau d'une antenne, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le panneau de l'antenne comporte un support 20 comportant une face avant plane, disposée parallèlement à un plan XY, sur laquelle est fixé un réseau rayonnant 21 et une face arrière, opposée à la face avant, sur laquelle est fixée une carte électronique 22 comportant des dispositifs actifs de commande et de contrôle du fonctionnement du réseau rayonnant 21. Des passages sont aménagés dans le support 20 et des interfaces de transition sont disposées entre le support 20 et le réseau rayonnant 21 de l'antenne pour permettre aux signaux de commande, de contrôle et d'alimentation de l'antenne de traverser le support et pour assurer les liaisons entre les dispositifs actifs et le réseau rayonnant. Le support 20 peut comporter des moyens de refroidissement, tels que des caloducs 25, permettant de dissiper la chaleur des dispositifs actifs du panneau.
Le réseau rayonnant 21 comporte un premier niveau rayonnant constitué d'un réseau de N guides d'onde rayonnants 26, où N est un nombre entier supérieur à 1, disposés parallèlement les uns à côté des autres et un deuxième niveau de distribution comportant un réseau de N guides d'onde de distribution 23 disposés parallèlement les uns à
côté des autres, le premier niveau rayonnant étant superposé au-dessus du deuxième niveau de distribution. Chaque guide d'onde rayonnant 26 est couplé à un guide d'onde de distribution 23 qui lui est dédié, par l'intermédiaire d'au moins deux fentes de couplage constituant des ports d'entrée/sortie 40, 41, du guide d'onde rayonnant, 8 actuated in rotation around a first, respectively of a second, elevation axis 18 by a second, respectively by a third, motor 14, 15. Each panel 10, 11 is an antenna active on an electronic depointing axis, for example horizontal, and therefore performs an electronic scan 16 of the beams according to this depointing axis. Figure 1b on which only one is represented panel, illustrates the different rotational movements of each antenna panel.
Figures 2a and 2b are two perspective diagrams of a example of embodiment of a panel of an antenna, according to a first embodiment of the invention. The antenna panel has a support 20 comprising a flat front face, arranged in parallel to an XY plane, on which is fixed a radiating network 21 and a face rear, opposite the front face, on which a card is fixed electronic 22 comprising active control and monitoring devices control of the operation of the radiating network 21. Passages are fitted in the support 20 and transition interfaces are disposed between the support 20 and the radiating network 21 of the antenna to enable command, control and power signals of the antenna to cross the support and to ensure the connections between active devices and the radiating network. The support 20 can include cooling means, such as heat pipes 25, to dissipate heat from the active devices of the panel.
The radiating network 21 comprises a first radiating level consisting of an array of N radiating waveguides 26, where N is a whole number greater than 1, arranged parallel next to others and a second level of distribution including a network of N distribution waveguides 23 arranged parallel to each other side of the others, the first radiating level being superimposed on the above the second level of distribution. Each waveguide radiating 26 is coupled to a distribution waveguide 23 which is there dedicated, through at least two coupling slots constituting input / output ports 40, 41, of the radiating waveguide,
9 comme représenté par exemple sur les figures 3a et 3b et sur les figures 5a et 5b.
Les N guides d'onde rayonnants 26 forment N lignes rayonnantes disposées parallèlement les unes à côté des autres, chaque guide d'onde rayonnant 26 du réseau rayonnant 21 s'étendant selon une direction longitudinale X, ayant une largeur P correspondant au pas du réseau selon une direction Y et ayant une section transversale YZ rectangulaire. Chaque guide d'onde rayonnant 26 comporte une paroi avant longitudinale constituant une face rayonnante du guide, une paroi amère longitudinale opposée à la face avant, et deux parois transversales, l'ensemble des faces rayonnantes des N
guides d'onde formant une surface rayonnante du panneau de l'antenne. La paroi avant de chaque guide d'onde rayonnant 26 comporte plusieurs éléments rayonnants 27 alignés, gravés périodiquement et régulièrement espacés d'une même distance D selon la direction longitudinale X du guide d'onde. Chaque élément rayonnant 27 est constitué d'une ou plusieurs fentes rayonnantes gravées dans la paroi supérieure du guide d'onde selon un motif géométrique préalablement choisi. Chaque guide d'onde rayonnant 26 comporte un premier port d'entrée/sortie 40 constitué par une première fente de couplage et un deuxième port d'entrée/sortie 41 constitué par une deuxième fente de couplage, un signal d'alimentation du guide d'onde rayonnant 26 pouvant être appliqué soit sur le premier port d'entrée/sortie 40 pour obtenir un rayonnement selon un premier sens de polarisation circulaire, par exemple circulaire droit, soit sur le deuxième port d'entrée/sortie 41 pour obtenir un rayonnement selon un deuxième sens de polarisation circulaire, par exemple circulaire gauche. Les éléments rayonnants 27 choisis sont aptes à rayonner directement en double polarisation circulaire, sans ajout d'une grille polarisante, le sens de la polarisation circulaire dépendant du sens d'alimentation du guide d'onde rayonnant 26. Le premier port d'entrée/sortie 40 peut être disposé par exemple à une extrémité
supérieure 28 du guide d'onde rayonnant 26 et le deuxième port d'entrée/sortie 41 peut être situé par exemple à une extrémité inférieure 29 du guide d'onde rayonnant 26. Pour que les rayonnements émis dans les deux sens de polarisation soient symétriques, chaque guide d'onde rayonnant 26 équipé des éléments rayonnants 27 est de préférence symétrique par rapport aux deux ports d'entrée/sortie 40, 41.
5 Comme représenté partiellement sur les figures 3a et 3b, les fentes de couplage correspondant aux ports d'entrée/sortie 40, 41 sont aménagées dans les parois longitudinales superposées de chaque guide d'onde de distribution 23 et de chaque guide d'onde à fentes rayonnantes 26 correspondants. La première fente de couplage 9 as shown for example in Figures 3a and 3b and in Figures 5a and 5b.
The N radiating waveguides 26 form N lines radiant arranged parallel to each other, each radiating waveguide 26 of the radiating network 21 extending in a longitudinal direction X, having a corresponding width P
in line with the network in a direction Y and having a section YZ rectangular cross section. Each radiating waveguide 26 has a longitudinal front wall constituting a radiating face of the guide, a bitter longitudinal wall opposite the front face, and two transverse walls, all of the radiating faces of the N
waveguides forming a radiating surface of the panel the antenna. The front wall of each radiating waveguide 26 comprises several radiating elements 27 aligned, engraved periodically and regularly spaced by the same distance D according to the longitudinal direction X of the waveguide. Each radiating element 27 consists of one or more radiating slots etched in the upper wall of the waveguide in a geometric pattern previously chosen. Each radiating waveguide 26 has a first input / output port 40 constituted by a first slot for coupling and a second input / output port 41 constituted by a second coupling slot, a waveguide supply signal radiant 26 can be applied either on the first port input / output 40 to obtain radiation in a first direction of circular polarization, for example right circular, either on the second input / output port 41 to obtain radiation according to a second circular polarization direction, for example circular left. The radiating elements 27 chosen are capable of radiating directly in double circular polarization, without adding a grid polarizing, the direction of circular polarization depending on the direction for the radiating waveguide 26. The first port input / output 40 can be arranged for example at one end upper 28 of the radiating waveguide 26 and the second port input / output 41 can be located for example at a lower end 29 of the radiating waveguide 26. So that the radiations emitted in both directions of polarization are symmetrical, each guide radiant wave 26 fitted with radiating elements 27 is symmetrical preference with respect to the two input / output ports 40, 41.
5 Like partially shown in Figures 3a and 3b, the coupling slots corresponding to the input / output ports 40, 41 are arranged in the overlapping longitudinal walls of each distribution waveguide 23 and each slotted waveguide radiant 26 correspondents. The first coupling slot
10 constituant le premier port d'entrée/sortie 40 est placée à l'extrémité
supérieure 28 du guide d'onde rayonnant 26 et la deuxième fente de couplage constituant le deuxième port d'entrée/sortie 41 est placée à
l'extrémité inférieure 29 du guide d'onde rayonnant 26. Chaque guide d'onde rayonnant est alimenté par l'intermédiaire d'un guide d'onde de distribution 23 correspondant et par l'intermédiaire soit de la fente de couplage supérieure correspondant au port 40, soit de la fente de couplage inférieure correspondant au port 41, selon le sens de la polarisation circulaire sélectionné.
Le sens d'alimentation de chaque guide d'onde rayonnant 26 est sélectionné par l'intermédiaire d'un commutateur hyperfréquence 30 dédié dont un exemple est représenté schématiquement sur la figure 4, le nombre N de commutateurs étant égal au nombre N de guides d'onde rayonnants. Chaque commutateur hyperfréquence 30 comporte une entrée hyperfréquence 31 destinée à recevoir un signal d'alimentation hyperfréquence 32, une entrée de commande 33 destinée à recevoir un signal de commande 38 de sélection du sens de la polarisation, une première sortie 34 destinée à délivrer le signal d'alimentation à un premier port d'entrée/sortie 36 d'un guide de distribution 23, et une deuxième sortie 35 destinée à délivrer le signal d'alimentation à un deuxième port d'entrée/sortie 37 d'un guide de distribution 23. Les deux sorties 34, 35 du commutateur hyperfréquence 30 sont respectivement reliées, par l'intermédiaire de moyens de transitions non représentés, aux premier et deuxième ports d'entrée/sortie 36, 37 d'un guide de distribution. Selon le sens, droit ou gauche, de polarisation souhaité, le signal de commande de la 10 constituent the first input / output port 40 is placed at the end upper 28 of the radiating waveguide 26 and the second slot of coupling constituting the second input / output port 41 is placed at the lower end 29 of the radiating waveguide 26. Each guide wave wave is fed through a waveguide distribution 23 corresponding and either through the slot upper coupling corresponding to port 40, i.e. from the slot lower coupling corresponding to port 41, according to the direction of circular polarization selected.
The feed direction of each radiating waveguide 26 is selected via microwave switch 30 dedicated, an example of which is shown diagrammatically in FIG. 4, the number N of switches being equal to the number N of guides radiant wave. Each microwave switch 30 includes a microwave input 31 intended to receive a signal microwave power supply 32, a control input 33 intended to receive a control signal 38 for selecting the direction of polarization, a first output 34 intended to deliver the signal supply to a first input / output port 36 of a guide distribution 23, and a second output 35 intended to deliver the signal supply to a second input / output port 37 of a guide distribution 23. The two outputs 34, 35 of the microwave switch 30 are respectively connected, by means of means transitions not shown, at the first and second ports input / output 36, 37 of a distribution guide. Depending on the meaning, right or left, desired polarization, the control signal from the
11 polarisation appliqué sur l'entrée de commande 33 du commutateur hyperfréquence 30 sélectionne la position 1, 2 du commutateur 30 et relie l'entrée hyperfréquence 31 du commutateur 30 à la première sortie 34 ou à la deuxième sortie 35 du commutateur 30. Un signal d'alimentation hyperfréquence 32 appliqué sur l'entrée hyperfréquence 31 du commutateur 30 est alors transmis soit au premier port d'entrée/sortie 36, soit au deuxième port d'entrée/sortie 37, du guide de distribution auquel le commutateur 30 est relié, selon la position 1, 2 du commutateur 30 sélectionnée.
io Selon le premier mode de réalisation de l'invention représenté
sur les figures 2a et 2b, les N commutateurs 30 associés respectivement aux N guides de distribution 23 et aux N guides d'onde rayonnants 26 sont montés sur la face avant du support 20, dans un logement 24 aménagé dans une partie supérieure du panneau de l'antenne. Comme représenté schématiquement sur les figures 5a et 5b, le guide d'onde de distribution 23 comporte deux parties de guide, supérieure 50 et inférieure 51, distinctes séparées par une paroi interne transversale 52, chaque partie 50, 51 de guide de distribution étant respectivement couplée au guide d'onde rayonnant 26 correspondant par l'intermédiaire soit de la fente de couplage supérieure correspondant au premier port d'entrée/sortie 40, soit de la fente de couplage inférieure correspondant au deuxième port d'entrée/sortie 41.
Dans ce premier mode de réalisation, la paroi interne transversale 52 est disposée près de l'extrémité supérieure 28 du guide rayonnant 26, juste en aval de la fente de couplage supérieure. Les deux parties supérieure 50 et inférieure 51 du guide de distribution 23 ont donc des longueurs très différentes. La première sortie 34 du commutateur 30 est connectée au premier port d'entrée/sortie supérieur 40 d'un guide d'onde rayonnant 26 par l'intermédiaire de la partie supérieure 50 du guide de distribution 23. La deuxième sortie 35 du commutateur 30 est connectée au deuxième port d'entrée/sortie inférieur 41 du même guide d'onde rayonnant 26 par l'intermédiaire de la partie inférieure 51 du guide de distribution 23.
Dans un premier sens de polarisation circulaire, par exemple droit, un signal d'alimentation appliqué sur l'entrée hyperfréquence du 11 bias applied to control input 33 of the switch microwave 30 selects position 1, 2 of switch 30 and connects the microwave input 31 of switch 30 to the first output 34 or at the second output 35 of switch 30. A signal 32 power supply applied to the microwave input 31 of switch 30 is then transmitted either to the first port input / output 36, i.e. at the second input / output port 37, of the distribution to which switch 30 is connected, according to position 1, 2 of switch 30 selected.
io According to first embodiment of the invention shown in FIGS. 2a and 2b, the N switches 30 associated N distribution guides 23 and N wave guides respectively radiant 26 are mounted on the front face of the support 20, in a housing 24 fitted in an upper part of the panel the antenna. As shown schematically in Figures 5a and 5b, the distribution waveguide 23 has two guide parts, upper 50 and lower 51, separated by an internal wall transverse 52, each part 50, 51 of the distribution guide being respectively coupled to the corresponding radiating waveguide 26 through either the upper coupling slot corresponding to the first input / output port 40, ie from the slot lower coupling corresponding to the second input / output port 41.
In this first embodiment, the transverse internal wall 52 is arranged near the upper end 28 of the radiating guide 26, just downstream of the upper coupling slot. The two parts upper 50 and lower 51 of the distribution guide 23 therefore have very different lengths. The first output 34 of switch 30 is connected to the first upper input / output port 40 of a guide wave 26 through the upper part 50 of the distribution guide 23. The second output 35 of switch 30 is connected to the second lower input / output port 41 of the same guide wave 26 through the lower part 51 of the distribution guide 23.
In a first direction of circular polarization, for example right, a power signal applied to the microwave input of the
12 commutateur 30 est transmis sur la première sortie du commutateur 30, par exemple supérieure 34, sélectionnée par le signal 38 de commande de position du commutateur 30 et appliqué sur le port d'entrée/sortie supérieur 40 d'un guide d'onde rayonnant 26 par l'intermédiaire de la partie supérieure 50 d'un guide d'onde de distribution 23 correspondant auquel le commutateur 30 est relié. L'énergie du signal se propage ensuite dans le guide d'onde rayonnant 26, du port supérieur 40 vers l'extrémité inférieure 29 du guide d'onde rayonnant 26, puis est rayonnée par les différents éléments rayonnants 27 gravés dans la paroi avant dudit guide d'onde rayonnant 26 correspondant de l'antenne.
Dans un deuxième sens de polarisation circulaire, par exemple gauche, un signal d'alimentation 32 appliqué sur l'entrée hyperfréquence 31 du commutateur 30 est transmis sur la deuxième sortie du commutateur, par exemple inférieure 35, sélectionnée par le signal 38 de commande de position du commutateur et appliqué sur l'entrée de la partie inférieure du guide d'onde de distribution 51 auquel le commutateur 30 est relié. Le signal d'alimentation se propage alors dans le guide d'onde de distribution inférieur 51 jusqu'au port d'entrée/sortie inférieur 41 constitué par la fente de couplage inférieure couplant le guide d'onde de distribution inférieur 51 au guide d'onde rayonnant 26 correspondant. L'énergie du signal transmise par l'intermédiaire de la fente de couplage inférieure se propage ensuite dans le guide d'onde rayonnant correspondant en sens inverse de celui correspondant à la polarisation circulaire droite, c'est-à-dire dans le cas présent, du port d'entrée/sortie inférieur 41 vers l'extrémité supérieure 28 du guide d'onde rayonnant, puis est rayonnée par les différents éléments rayonnants 27 gravés dans la paroi avant dudit guide d'onde rayonnant correspondant de l'antenne.
Ce premier mode de réalisation présente plusieurs inconvénients. D'une part, l'alimentation du réseau rayonnant dans les deux sens de polarisation circulaire ne peut pas être symétrique en raison du déséquilibre de positionnement des commutateurs 30. En effet, les commutateurs 30 étant positionnés à proximité du port 12 switch 30 is transmitted on the first output of switch 30, for example upper 34, selected by command signal 38 position switch 30 and applied to the input / output port upper 40 of a radiating waveguide 26 via the upper part 50 of a corresponding distribution waveguide 23 to which switch 30 is connected. Signal energy propagates then in the radiating waveguide 26, from the upper port 40 to the lower end 29 of the radiating waveguide 26 and then is radiated by the different radiating elements 27 engraved in the front wall of said radiating waveguide 26 corresponding to the antenna.
In a second direction of circular polarization, for example left, a power signal 32 applied to the input microwave 31 of switch 30 is transmitted on the second switch output, e.g. lower 35, selected by the switch position command signal 38 and applied to the entrance to the lower part of the distribution waveguide 51 at which switch 30 is connected. The power signal then propagates in the lower distribution waveguide 51 to the port lower input / output 41 constituted by the lower coupling slot coupling the lower distribution waveguide 51 to the waveguide radiating 26 corresponding. The signal energy transmitted by through the lower coupling slot then propagates in the corresponding radiating waveguide in the opposite direction to that corresponding to the right circular polarization, that is to say in the case present, from lower input / output port 41 to upper end 28 of the radiating waveguide, then is radiated by the different radiating elements 27 etched in the front wall of said waveguide corresponding radiating antenna.
This first embodiment presents several disadvantages. On the one hand, the supply of the radiating network in the two directions of circular polarization cannot be symmetrical in because of the positioning imbalance of the switches 30. In effect, the switches 30 being positioned near the port
13 d'entrée/sortie supérieur 40 des guides d'onde rayonnants 26, ce port d'entrée/sortie supérieur 40 est favorisé du point de vue des pertes hyperfréquences RF. Au contraire, les commutateurs 30 sont éloignés du port inférieur 41 des guides d'onde rayonnants 26 ce qui entraîne des pertes hyperfréquences RF additionnelles' par rapport au port d'entrée/sortie supérieur 40. D'autre part, ce premier mode de réalisation ne permet pas d'optimiser la surface rayonnante de l'antenne en raison de l'encombrement des commutateurs 30 qui occupent la partie supérieure de la face avant du panneau de l'antenne, ce qui provoque une perte de directivité de l'antenne qui ne peut occuper toute la surface physique du panneau.
Selon un deuxième mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur les figures 6a et 6b, le panneau de l'antenne comporte, monté sur sa face avant, un premier niveau rayonnant comportant N
guides d'onde rayonnants 26 disposés parallèlement les uns à côté des autres et un deuxième niveau de distribution comportant N guides d'onde de distribution 23 disposés parallèlement les uns à côté des autres, le premier niveau rayonnant étant superposé au-dessus du deuxième niveau de distribution, chaque guide d'onde rayonnant 26 étant couplé à un guide d'onde de distribution 23 correspondant.
Chaque guide d'onde de distribution 23 est séparé, en son milieu, au niveau d'une ligne médiane L du panneau de l'antenne, la ligne L étant parallèle à l'axe Y, en deux parties de guides d'onde de distribution, respectivement supérieure 50 et inférieure 51, par exemple au moyen d'une paroi de séparation transversale 52 s'étendant à l'intérieur du guide d'onde de distribution 23 et formant un court-circuit avec les parois du guide d'onde de distribution 23. Dans ce deuxième mode de réalisation, les deux parties, supérieure 50 et inférieure 51, constituent deux demi-guides d'onde de distribution identiques et indépendants entre eux. Comme représenté partiellement sur les figures 6a et 6b, chaque guide d'onde rayonnant 26 est couplé aux deux demi-guides d'onde, supérieur 50 et inférieur 51, du guide de distribution 23 correspondant par l'intermédiaire d'au moins deux fentes de couplage, supérieure et inférieure, aménagées dans les parois longitudinales 13 upper input / output 40 of the radiating waveguides 26, this port input / output 40 is favored from the point of view of losses RF microwave. On the contrary, the switches 30 are far apart from the lower port 41 of the radiating waveguides 26 which causes additional RF microwave losses' relative to the port upper input / output 40. On the other hand, this first mode of realization does not optimize the radiating surface of the antenna due to the size of the switches 30 which occupy the upper part of the front face of the antenna panel, which causes a loss of directivity of the antenna which cannot occupy the entire physical surface of the panel.
According to a second preferred embodiment of the invention shown in FIGS. 6a and 6b, the antenna panel comprises, mounted on its front face, a first radiating level comprising N
radiating waveguides 26 arranged parallel to each other others and a second level of distribution with N guides distribution wave 23 arranged parallel to each other others, the first radiating level being superimposed above the second level of distribution, each radiating waveguide 26 being coupled to a corresponding distribution waveguide 23.
Each distribution waveguide 23 is separated, in its middle, at the level of a center line L of the antenna panel, line L being parallel to the Y axis, in two parts of distribution waveguides, respectively upper 50 and lower 51, for example by means a transverse partition wall 52 extending inside the distribution waveguide 23 and forming a short circuit with the walls of the distribution waveguide 23. In this second mode of realization, the two parts, upper 50 and lower 51, constitute two identical and independent distribution half waveguides between them. As partially shown in Figures 6a and 6b, each radiating waveguide 26 is coupled to the two half-guides waveguide, upper 50 and lower 51, of the distribution guide 23 corresponding via at least two coupling slots, upper and lower, arranged in the longitudinal walls
14 superposées de chaque demi-guide de distribution supérieur 50 et inférieur 51 et du guide d'onde à fentes rayonnantes 26 correspondants. La première fente de couplage est placée à l'extrémité
supérieure du guide d'onde rayonnant 26 et la deuxième fente de couplage est placée à l'extrémité inférieure du guide d'onde rayonnant 26. Les deux fentes de couplage, supérieure et inférieure constituent respectivement les premier et deuxième ports d'entrée/sortie 40, 41 des guides d'onde rayonnants 26. Les N guides d'onde rayonnants 26 et les N guides d'onde de distribution 23 sont fermés par une paroi io transversale formant un court-circuit à leurs deux extrémités respectives, supérieure 28' et inférieure 29'.
Selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention, les N
commutateurs hyperfréquences 30 associés respectivement aux N
guides d'onde rayonnants 26 sont montés sur la face avant du support du panneau de l'antenne, au niveau de la ligne médiane du panneau de l'antenne et au niveau de la paroi de séparation 52 des demi-guides d'onde de distribution 50, 51, et les deux sorties 34, 35 de chaque commutateur 30 sont respectivement reliées à deux entrées correspondantes 36, 37 aménagées dans chaque demi-guide d'onde de distribution 23, de part et d'autre de la paroi de séparation 52 entre deux demi-guides d'onde 50, 51 d'un même guide de distribution 23.
Les N commutateurs 30 peuvent être localisés dans un logement aménagé entre le support 20 du panneau de l'antenne et les deux niveaux de guides d'onde de distribution et de guides d'onde rayonnants.
Alternativement, comme représenté schématiquement sur la figure 7c, les N commutateurs 30 peuvent être localisés dans un logement aménagé à l'intérieur de chaque guide d'onde de distribution 23. Dans ce cas, la paroi de séparation transversale 52 des demi-guides d'onde de distribution supérieur et inférieur est remplacée par deux parois de séparation transversales 60, 61, espacées l'une de l'autre, l'espace entre les deux parois de séparation formant le logement dans lequel est inséré chaque commutateur 30.
Une telle configuration d'alimentation du réseau rayonnant par le milieu du panneau de l'antenne permet d'une part, de symétriser parfaitement les comportements hyperfréquences du réseau rayonnant de l'antenne pour les deux sens de polarisation circulaire, et d'autre part, une utilisation complète de la surface du panneau à des fins de rayonnement.
5 Comme représenté schématiquement sur les figures 7a et 7b, le fonctionnement de l'antenne est similaire à celui correspondant au premier mode de réalisation. Dans un premier sens de polarisation circulaire, par exemple droit, un signal d'alimentation 32 appliqué sur l'entrée hyperfréquence 31 du commutateur 30 est transmis sur la 10 première sortie du commutateur, par exemple supérieure 34, sélectionnée par le signal 38 de commande de position du commutateur 30 et appliqué sur l'entrée 36 du demi-guide d'onde de distribution supérieur 50 auquel le commutateur 30 est relié. Le signal d'alimentation se propage alors dans le demi-guide d'onde de 14 superimposed on each upper distribution half-guide 50 and lower 51 and the radiating slit waveguide 26 correspondents. The first coupling slot is placed at the end upper of the radiating waveguide 26 and the second slot of coupling is placed at the lower end of the radiating waveguide 26. The two coupling slots, upper and lower constitute respectively the first and second input / output ports 40, 41 of radiant waveguides 26. The N radiant waveguides 26 and the N distribution waveguides 23 are closed by a wall transverse io forming a short circuit at their two ends respective, upper 28 'and lower 29'.
According to this second embodiment of the invention, the N
microwave switches 30 associated respectively with N
radiant waveguides 26 are mounted on the front face of the support of the antenna panel, at the center line of the antenna panel the antenna and at the level of the partition wall 52 of the half-guides distribution wave 50, 51, and the two outputs 34, 35 of each switch 30 are respectively connected to two inputs corresponding 36, 37 arranged in each half-waveguide distribution 23, on either side of the partition wall 52 between two half-waveguides 50, 51 of the same distribution guide 23.
The N switches 30 can be located in a housing fitted between the support 20 of the antenna panel and the two distribution waveguide and waveguide levels radiant.
Alternatively, as shown schematically on the FIG. 7c, the N switches 30 can be located in a housing fitted inside each distribution waveguide 23. In this case, the transverse partition wall 52 of the half upper and lower distribution waveguides is replaced by two transverse partition walls 60, 61, spaced one of the other, the space between the two partition walls forming the slot in which each switch 30 is inserted.
Such a configuration for supplying the radiating network by the middle of the antenna panel allows on the one hand, to symmetrize perfectly the microwave behaviors of the radiating network antenna for both directions of circular polarization, and other apart, full use of the panel surface for the purpose of radiation.
5 Like shown schematically in Figures 7a and 7b, the antenna operation is similar to that corresponding to first embodiment. In a first direction of polarization circular, for example straight, a power signal 32 applied to the microwave input 31 of the switch 30 is transmitted on the First 10 switch output, for example upper 34, selected by the position control signal 38 of the switch 30 and applied to input 36 of the half wave guide of upper distribution 50 to which the switch 30 is connected. The signal feed then propagates in the half wave guide of
15 distribution supérieur 50 jusqu'à la fente de couplage supérieure correspondant au port d'entrée/sortie supérieur 40 d'un guide d'onde rayonnant 26 correspondant. L'énergie du signal transmise par l'intermédiaire de la fente de couplage supérieure se propage ensuite dans le guide d'onde rayonnant 26, du port d'entrée/sortie supérieur 40 vers l'extrémité inférieure 29 du guide d'onde rayonnant, puis est rayonnée par les différents éléments rayonnants 27 gravés dans la paroi avant dudit guide d'onde rayonnant de l'antenne.
Dans un deuxième sens de polarisation circulaire, par exemple gauche, un signal d'alimentation 32 appliqué sur l'entrée hyperfréquence 31 du commutateur 30 est transmis sur la deuxième sortie du commutateur, par exemple inférieure 35, sélectionnée par le signal 38 de commande de position du commutateur et appliqué sur l'entrée 37 du demi-guide d'onde de distribution inférieur 51 auquel le commutateur 30 est relié. Le signal d'alimentation se propage alors dans le demi-guide d'onde de distribution inférieur 51 jusqu'à la fente de couplage inférieure couplant le demi-guide d'onde de distribution inférieur 51 à un guide d'onde rayonnant 26 correspondant. L'énergie du signal transmise par l'intermédiaire de la fente de couplage inférieure se propage ensuite dans le guide d'onde rayonnant 26 en sens inverse de celui correspondant à la polarisation circulaire droite, 15 distribution upper 50 to the upper coupling slot corresponding to the upper input / output port 40 of a waveguide radiating 26 corresponding. The signal energy transmitted by the upper coupling slot then propagates in the radiating waveguide 26, from the upper input / output port 40 toward the lower end 29 of the radiating waveguide and then is radiated by the different radiating elements 27 engraved in the front wall of said radiating waveguide of the antenna.
In a second direction of circular polarization, for example left, a power signal 32 applied to the input microwave 31 of switch 30 is transmitted on the second switch output, e.g. lower 35, selected by the switch position command signal 38 and applied to input 37 of the lower distribution waveguide 51 at which the switch 30 is connected. The power signal then propagates in the lower distribution waveguide 51 to the slot coupling coupling coupling the distribution waveguide lower 51 than a corresponding radiating waveguide 26. Energy of the signal transmitted through the coupling slot lower then propagates in the radiating waveguide 26 in opposite direction to that corresponding to the right circular polarization,
16 c'est-à-dire dans le cas présent, du port d'entrée/sortie inférieur 41 vers l'extrémité supérieure 28 du guide d'onde rayonnant, puis est rayonnée par les différents éléments rayonnants 27 gravés dans la paroi avant dudit guide d'onde rayonnant 26 de l'antenne.
Dans ce second mode de réalisation de l'invention, les N
commutateurs 30 étant localisés entre le support 20 du panneau de l'antenne et les deux niveaux de guides d'onde de distribution et de guides d'onde rayonnants, cela permet de disposer de la totalité de la surface du panneau pour la surface rayonnante. En outre, les N
io commutateurs 30 étant localisés dans la zone médiane de l'antenne, au niveau des parois de séparation 52 des demi-guides d'onde de distribution, supérieurs et inférieurs, la propagation des signaux et les performances de l'antenne dans les deux sens de polarisation sont parfaitement symétriques. Cette configuration d'antenne présente donc un avantage au niveau des performances radiofréquence, de la directivité et du gain de l'antenne et permet d'augmenter la densité
d'énergie rayonnée par l'antenne sans augmenter son encombrement, ce qui est d'autant plus critique que les terminaux sont de petites tailles et fonctionnent en mobilité.
Le montage des commutateurs au niveau de la ligne médiane du panneau de l'antenne permet un équilibrage parfait des comportements de l'antenne selon chacune des polarisations. Cependant, pour des raisons d'implantation ou d'encombrement, d'autres aménagements des différents commutateurs sont possibles. En particulier, les commutateurs peuvent ne pas être tous positionnés selon une même ligne et, par exemple, il est possible de disposer les commutateurs en quinconce de part et d'autre de la ligne médiane du panneau de l'antenne, ou de les décaler les uns par rapport aux autres de façon à
simplifier leur logement au sein du panneau de l'antenne. Le décalage des commutateurs peut être réalisé à partir de la ligne médiane vers le haut du panneau de l'antenne et se rapprocher du port d'entrée/sortie supérieur 40 ou vers le bas du panneau de l'antenne et se rapprocher du port d'entrée/sortie inférieur 41 ou alternativement vers le haut puis vers le bas du panneau de l'antenne. 16 that is, in this case, from the lower input / output port 41 to the upper end 28 of the radiating waveguide, then is radiated by the different radiating elements 27 engraved in the front wall of said radiating waveguide 26 of the antenna.
In this second embodiment of the invention, the N
switches 30 being located between the support 20 of the panel the antenna and the two levels of distribution waveguides and radiating waveguides, this allows to have all of the panel surface for the radiating surface. In addition, the N
io switches 30 being located in the central region of the antenna, at level of the partition walls 52 of the half waveguides of distribution, upper and lower, signal propagation and antenna performance in both directions of polarization are perfectly symmetrical. This antenna configuration therefore presents an advantage in terms of radio frequency performance, directivity and gain of the antenna and increases the density of energy radiated by the antenna without increasing its size, which is all the more critical as the terminals are small and operate on the move.
The mounting of the switches at the center line of the antenna panel allows perfect balancing of behaviors of the antenna according to each of the polarizations. However, for reasons for location or size, other arrangements different switches are possible. In particular, switches may not all be positioned according to the same line and, for example, it is possible to arrange the switches in staggered on either side of the center line of the panel the antenna, or to shift them relative to each other so as to simplify their housing within the antenna panel. Lag switches can be made from the center line to the top of the antenna panel and move closer to the input / output port upper 40 or down the antenna panel and get closer from the lower input / output port 41 or alternatively upwards then towards the bottom of the antenna panel.
17 La figure 7d illustre notamment un exemple dans lequel trois commutateurs successifs sont décalés à partir de la ligne médiane vers le haut du panneau de l'antenne. Ainsi, un premier commutateur est positionné au niveau de la ligne médiane L du panneau, un deuxième commutateur est décalé vers le haut du panneau, légèrement au-dessus de la ligne médiane et un troisième commutateur est décalé
vers le haut de façon plus importante, au-dessus de la ligne médiane.
Le décalage des commutateurs à partir de la ligne médiane et dans un même sens, par exemple vers le haut du panneau, peut être io réalisé sur quelques commutateurs successifs, par exemple quatre commutateurs successifs, puis reproduit à l'identique sur les quatre commutateurs suivants, le cinquième commutateur étant placé au niveau de la ligne médiane, et ainsi de suite jusqu'au dernier commutateur.
Le motif des éléments rayonnants 27 gravés doit avoir une géométrie permettant un rayonnement en double polarisation circulaire sans ajout de grille polarisante. Différentes géométries sont possibles.
Selon un premier exemple de géométrie représenté sur les figures 8a à
8c, chaque élément rayonnant peut être constitué d'un motif gravé
comportant deux premières fentes identiques disposées en croix symétrique et formant un angle de 90 entre elles et de deux secondes fentes identiques disposées en chevron symétrique et formant un angle de 90 entre elles. La croix et le chevron d'un même motif sont gravés de part et d'autre d'une ligne médiane longitudinale de la paroi avant du guide d'onde à fentes et ont un même axe de symétrie perpendiculaire à ladite ligne médiane et passant par le centre de la croix. Ledit axe de symétrie correspond alors au centre de phase du signal rayonné par l'élément rayonnant correspondant, dans les deux sens de polarisation circulaire droit et gauche.
Alternativement, selon des deuxième et troisième exemples de géométrie représentés respectivement sur les figures 9, 10a et 10b, le motif gravé de chaque élément rayonnant peut comporter une forme géométrique carrée ou circulaire, cette forme géométrique pouvant être centrée ou décalée par rapport à une ligne médiane du guide d'onde 17 Figure 7d illustrates in particular an example in which three successive switches are shifted from the center line toward the top of the antenna panel. So a first switch is positioned at the center line L of the panel, a second switch is shifted to the top of the panel, slightly above above the center line and a third switch is shifted upward more prominently above the midline.
The shift of the switches from the center line and in the same direction, for example towards the top of the panel, can be io performed on a few successive switches, for example four successive switches, then reproduced identically on the four following switches, the fifth switch being placed at the midline level, and so on until the last switch.
The pattern of the radiating elements 27 etched must have a geometry allowing radiation in double circular polarization without adding a polarizing grid. Different geometries are possible.
According to a first example of geometry represented in FIGS. 8a to 8c, each radiating element may consist of an engraved pattern comprising two identical first slots arranged in a cross symmetrical and forming an angle of 90 between them and two seconds identical slits arranged in a symmetrical chevron and forming an angle of 90 between them. The cross and the chevron of the same motif are engraved on either side of a longitudinal center line of the front wall of the slotted waveguide and have the same perpendicular axis of symmetry at the said center line and passing through the center of the cross. Said axis of symmetry then corresponds to the phase center of the signal radiated by the corresponding radiating element, in both polarization directions right and left circular.
Alternatively, according to second and third examples of geometry represented respectively in FIGS. 9, 10a and 10b, the engraved pattern of each radiating element may have a shape square or circular geometric, this geometric shape can be centered or offset from a center line of the waveguide
18 rayonnant ou pouvant être combinée avec une autre forme géométrique de fentes, par exemple en croix ou en chevron. Sur la figure 9, la fente circulaire est décalée par rapport à la ligne médiane longitudinale de la paroi avant du guide d'onde rayonnant. Sur la figure 10a, la fente carrée est également décalée par rapport à la ligne médiane longitudinale de la paroi avant du guide d'onde rayonnant.
Les guides d'onde utilisés peuvent être réalisés en technologie des guides d'onde métalliques usinés ou en technologie des cartes de circuits imprimés PCB (en anglais Printed Circuit Board). Selon cette technologie, connue sous le nom SIW (en anglais : Substrate Integrated Waveguide) ou sous le nom de laminé (en anglais : laminated), les guides d'ondes sont imprimés dans une couche de diélectrique située entre deux plans métalliques d'une structure multi-couches, les deux plans métalliques constituant les parois longitudinales avant et arrière des guides d'ondes, et les parois transversales des guides d'onde sont réalisées par des arrangements réguliers de trous métallisés traversant le diélectrique et reliant les deux plans métalliques. Dans ce cas, les éléments rayonnants sont réalisés par un procédé de photolithographie permettant à l'endroit des fentes du motif rayonnant, de retirer localement la couche métallique supérieure dans le plan métallique supérieur de chaque guide d'onde rayonnant.
Le commutateur utilisé peut être de différentes technologies. Le choix est réalisé en fonction de l'encombrement disponible, des pertes acceptables, et de la facilité d'interfaçage avec une structure mécanique et électrique. A titre d'exemple non limitatif le commutateur peut être un commutateur à ferrites ce qui permet de minimiser les pertes de commutation ou un commutateur électromécanique ce qui permet de minimiser son encombrement.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. 18 radiant or can be combined with another geometric shape slots, for example cross or chevron. In Figure 9, the slot circular is offset from the longitudinal center line of the front wall of the radiating waveguide. In Figure 10a, the slot square is also offset from the center line the front wall of the radiating waveguide.
The waveguides used can be produced in technology machined metal waveguides or in card technology PCB printed circuits (in English Printed Circuit Board). According to this technology, known as SIW (in English: Substrate Integrated Waveguide) or under the name of laminated (in English: laminated), waveguides are printed in a layer of dielectric located between two metallic planes of a multi-layer structure, both metallic planes constituting the front and rear longitudinal walls waveguides, and the transverse walls of the waveguides are made by regular arrangements of metallized through holes the dielectric and connecting the two metallic planes. In this case, the radiating elements are produced by a photolithography process allowing the location of the slots in the radiating pattern to remove locally the upper metallic layer in the metallic plane top of each radiating waveguide.
The switch used can be of different technologies. The choice is made based on available space, losses acceptable, and the ease of interfacing with a structure mechanical and electrical. By way of nonlimiting example the switch can be a ferrite switch which minimizes the switching losses or an electromechanical switch which helps minimize its size.
Although the invention has been described in connection with modes of particular realization, it is quite obvious that it is not there at all limited and that it includes all the technical equivalents of the means described as well as their combinations if these fall within the framework of the invention.
Claims (14)
un premier réseau de N guides d'onde rayonnants comportant des éléments rayonnants à double sens de polarisation circulaire, où N est un nombre entier supérieur à 1, chaque guide d'onde rayonnant comportant deux ports d'entrée/sortie, respectivement supérieur et inférieur, un deuxième réseau de N guides d'onde de distribution respectivement couplés aux N guides d'onde rayonnants, chaque guide d'onde de distribution comportant deux parties indépendantes, respectivement supérieure et inférieure, N commutateurs hyperfréquence, chaque commutateur hyperfréquence comportant une entrée hyperfréquence, une première sortie hyperfréquence reliée au premier port d'entrée/sortie supérieur d'un guide d'onde rayonnant par l'intermédiaire de la partie supérieure d'un guide d'onde de distribution couplé au guide d'onde rayonnant et une deuxième sortie hyperfréquence reliée au deuxième port d'entrée/sortie inférieur du même guide d'onde rayonnant par l'intermédiaire de la partie inférieure du même guide d'onde de distribution couplé au guide d'onde rayonnant, une entrée de commande de position du commutateur apte à commuter l'entrée hyperfréquence du commutateur sur la première ou la deuxième sortie hyperfréquence en fonction du sens de la polarisation circulaire. 1. Flat antenna for terminal operating in double polarization circular, comprising at least one panel extending along an XY plane, the panel the antenna comprising:
a first network of N radiating waveguides comprising elements radiant two-way circular polarization, where N is an integer greater than 1, each radiating waveguide having two ports input / output, respectively upper and lower, a second network of N distribution waveguides respectively coupled to the N radiating waveguides, each distribution waveguide comprising two independent parts, respectively upper and lower, N microwave switches, each microwave switch comprising a microwave input, a first microwave output connected to the first upper input / output port of a waveguide radiating through through the top of a distribution waveguide coupled with radiating waveguide and a second microwave output connected to the second lower input / output port of the same waveguide radiating through the intermediary of the lower part of the same distribution waveguide coupled to the guide wave radiating, a switch position control input suitable for switching the microwave input of the switch on the first or second output microwave as a function of the direction of circular polarization.
partir d'une ligne médiane L du panneau de l'antenne. 7. Planar antenna according to claim 1, wherein the switches are positioned on the antenna panel and offset from each other others to from a center line L of the antenna panel.
côté
des autres, chaque guide d'onde rayonnant s'étendant selon une direction longitudinale X, ayant une largeur P correspondant au pas du réseau selon une direction Y et ayant une section transversale YZ rectangulaire. 10. Planar antenna according to claim 1, in which the N guides wave radiating lines form N radiating lines arranged parallel to each other side another, each radiating waveguide extending in a direction longitudinal X, having a width P corresponding to the pitch of the grating according to a direction Y and having a rectangular cross section YZ.
du guide d'onde rayonnant, chaque élément rayonnant étant constitué d'une ou plusieurs fentes rayonnantes gravées selon un motif géométrique rayonnant directement en double polarisation circulaire. 11. planar antenna according to claim 1, in which the elements radiating from each radiating waveguide are aligned, etched periodically and regularly spaced by the same distance D according to the direction longitudinal X
of the radiating waveguide, each radiating element consisting of one or several radiating slots engraved in a radiating geometric pattern directly in double circular polarization.
de chaque élément rayonnant a une forme choisie parmi un cercle, un carré et une combinaison d'une croix et d'un chevron symétrique. 12. planar antenna according to claim 11, in which the etched pattern of each radiating element has a shape chosen from a circle, a square and a combination of a cross and a symmetrical chevron.
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