EP0012055B1 - Source primaire monopulse imprimée et antenne comportant une telle source - Google Patents

Source primaire monopulse imprimée et antenne comportant une telle source Download PDF

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EP0012055B1
EP0012055B1 EP79400867A EP79400867A EP0012055B1 EP 0012055 B1 EP0012055 B1 EP 0012055B1 EP 79400867 A EP79400867 A EP 79400867A EP 79400867 A EP79400867 A EP 79400867A EP 0012055 B1 EP0012055 B1 EP 0012055B1
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EP
European Patent Office
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radiating
zones
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accordance
circuit
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EP79400867A
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Robert Pierrot
François Gautier
Pierre Crochet
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/02—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing sum and difference patterns

Definitions

  • the present invention relates to a printed monopulse primary source, in particular for an airborne radar antenna, and to the antenna comprising such a source.
  • a primary monopulse source comprises radiating elements supplied with electromagnetic energy to develop a sum channel ⁇ and one or two different channels oriented, for example, in elevation and in bearing, channels ⁇ S, AG.
  • An object of the present invention is the implementation of a printed monopulse primary source which does not have the aforementioned drawbacks and limitations, which has independent sum and difference channels and which has a small footprint and, due to a large simplicity of production, low production cost.
  • Such a printed monopulse source can be used in any airborne radar, in particular in active missile or self-steering radars.
  • the printed monopulse source object of the invention comprises, on a first face of a substrate of dielectric material 1, a series of radiating zones 20, 21, 22, 23, 24 constituting the radiating element of the primary source.
  • the first face of the substrate of dielectric material comprises five radiating zones constituting channels: sum channel ⁇ , site difference channel ⁇ S, and deposit difference channel ⁇ G independent formed by distinct radiating zones. Any embodiment comprising a different number of radiating zones aiming to form at least one sum channel 2 and one difference channel outside of the scope of the present invention.
  • the primary source also comprises, disposed on a second face of the substrate opposite the first face, a reception supply circuit 2 of the radiating zones 20, 21, 22, 23, 24.
  • Connection means 3 provide the electrical connection of the radiating zones at the receiving supply circuit 2 in the thickness of the substrate of dielectric material.
  • the sum and difference channels comprise, on the first face of the substrate of dielectric material, a central radiating zone 20 forming the sum channel ⁇ and four lateral radiating zones 21, 22, 23, 24 arranged symmetrically with respect to the central radiating zone 20.
  • the four lateral radiating zones 21, 22, 23, 24 are arranged symmetrically with respect to the central radiating zone 20 and respectively form two by two, radiating zones 21, 22 and 23, 24, the site difference tracks ⁇ S and deposit difference ⁇ G.
  • the three channels 1, ⁇ S, ⁇ G are thus independent, the radiation patterns of these three channels being adjusted experimentally taking into account the couplings between the radiation zones.
  • the substrate of dielectric material 1 is constituted by a first and a second wafer of dielectric material 11, 12 each comprising on a first face a conductive sole 110, 120 or reference ground plane.
  • the two conductive soles are for example produced by metallization and the two plates 11, 12 are placed back to back by their conductive sole 110, 120.
  • the two conductive soles 110 and 120 are joined to one another by means of a metal frame 4 ensuring, on the one hand, the electrical contact between the two conductive soles 110 and 120, and on the other hand , good rigidity and good sealing of the assembly.
  • the reception supply circuit 2 is directly connected to output terminals 5, 6 fixed to the chassis 4 and the central radiating area 20 is directly connected to an electromagnetic energy supply terminal 7 by a coaxial cable for example.
  • the connection means 3 are advantageously constituted by coaxial lines for example.
  • the power supply circuit for receiving the radiating zones comprises for each difference channel ⁇ S, ⁇ G, a transmission line in T 13, 14.
  • the branches 131, 132 and 141, 142 of each T have respectively equal lengths L and their ends are respectively connected to a lateral radiating zone forming a difference path by the connection means 3.
  • the lengths L of the Tees are determined experimentally in order to optimize the radiation patterns.
  • the Tee lines 13, 14 are, for example, ribbon lines each comprising an impedance transformer 133, 143.
  • connection means of the central radiating zone are directly connected to the supply terminal 7.
  • the terminals 5, 6, 7 are for example coaxial terminals fixed to the chassis.
  • a primary source prototype was produced for S-band operation, the operating wavelength being close to 10 cm.
  • the assembly taking into account the metal chassis 4 has the appearance of a reduced cylindrical volume of 13 cm in diameter and 6 cm in height.
  • the radiating zones are printed on a wafer of dielectric material 5 mm thick in laminated copper-coated epoxy glass with two dielectric constant faces 4, 5.
  • the receiving supply circuit is produced on a wafer of dielectric material known under the trade name “Metallized Rexolite two sides, 1.7 mm thick and dielectric constant 2.5.
  • FIG. 4 relates to an embodiment of the invention allowing operation of the source in the frequency bands such as the Ku band for wavelengths of the order of a centimeter, the implementation in microelectronics being facilitated by the simplification of the source structure.
  • the substrate of dielectric material 1 is constituted by a wafer of single dielectric material comprising, on the one hand, a first face constituting the first face of the substrate 1.
  • This first face comprises the distinct radiating zones constituting the channels sum 2 and difference ⁇ S, ⁇ G.
  • the second face of the wafer of dielectric material opposite to the first face, constitutes the second face of the substrate and comprises a conductive soleplate 150.
  • the second face of the wafer of dielectric material comprises two transmission lines in Tee 16, 17 constituting with the metal sole 150 of the coplanar transmission lines.
  • the branches of Tees of identical length are respectively connected to a lateral radiating zone forming a difference path ⁇ S or ⁇ G by the connection means 3.
  • the transmission lines 16 and 17 are connected to the coaxial terminals 5, 6 not shown in FIG. 4 and the metal chassis 4 can be reduced to a simple metal cylinder welded to the conductive sole 150 if this chassis is necessary for the mechanical maintenance of the primary source.
  • the coaxial supply terminal 7 can be welded directly to the metal soleplate 150.
  • the lateral radiating zones 21, 22, 23, 24 are excited two by two for each site difference path and deposit in phase opposition, the lateral radiating zones constituting the difference channels by the choice of their point of excitation.
  • the connection means 3 ensuring the electrical connection of the radiating zones to the reception supply circuit are connected to these radiating zones at a particular point determining the excitation point 204, 211, 221, 231, 241 of each zones.
  • the excitation point of each radiating zone has, with respect to the zero-field radio center of each zone, a determined eccentricity.
  • the radiating zones consist of circular metallized pellets of the same diameter printed on the substrate of dielectric material. The radio center in this case corresponds to the center of each patch.
  • the arithmetic value of the eccentricity is characteristic of the impedance of each radiating zone.
  • the excitation point of two lateral radiating zones forming a difference channel has an opposite eccentricity, the eccentricity being measured in magnitude and in sign with respect to the eccentricity of the central radiating zone defining the direction of polarization of the radioelectric signal .
  • the direction of polarization of the signals is represented, at the level of each radiating zone, by a vector P whose origin is located at the radioelectric center of the radiating zone and the end at the point of excitation of The area.
  • the lateral zones constituting a site or deposit difference channel deliver upon reception of signals in phase opposition due to the equality of the branches of each tee up to the level of their respective junction.
  • the phase opposition of the signals in each difference channel is thus carried out in principle and is independent of the frequency.
  • the operating band of the primary source is only limited by the radiating zones themselves and by the Tees whose standing wave rate is only suitable for a determined frequency band.
  • the choice of identical electrical lengths for the transmission lines 16, 17 up to the level of the terminals 5, 6 makes it possible to obtain phasing of the signals by construction.
  • All of the embodiments of the invention shown in FIGS. 2 to 5 include radiating zones of circular shape. Any embodiment comprising radiating zones of different shape does not depart from the scope of the present invention.
  • the radiating zones are square metallized pellets 30, 31, 32, 33, 34 of the same dimensions.
  • the direction of polarization of the electric field is also given by a polarization vector P whose origin corresponds to the radio-electric center of the radiating zone and the end with the excitation point 301, 311, 321, 331, 341.
  • the eccentricity e of the excitation points of the lateral radiating zones is preferably defined in a direction parallel to the eccentricity of the central radiating zone.
  • the power supply circuit for receiving the radiating zones can be arranged on a substrate of dielectric material independent of the dielectric substrate 11 comprising the radiating zones constituting the radiating element 1.
  • the dielectric substrate carrying the supply circuit 2 can be mounted on a metal frame ensuring the mechanical strength of the reception supply circuit, the connection means 3 supplying the lateral radiating zones of a pair having equal electrical lengths.
  • the central radiating zone 20 is directly connected to a supply terminal of the radar transmitter-receiver switching system.
  • the connection means 3 preferably each consist of a coaxial cable, the central core of which is connected on the one hand to the end of a secondary branch of the receiving supply tee line and on the other hand to the point excitation of the corresponding lateral radiating zone defining with the radio center of each radiating zone the direction of polarization P ⁇ ⁇ to the electric field of the emission signal.
  • the external conductor of the coaxial cables constituting the connection means 3 is connected to the conductive sole 110 of the substrate 11 and to the chassis of the substrate carrying the reception supply circuit 2 by means of coaxial terminals directly soldered to the chassis and to the sole conductor 110 of substrate 11 and not shown in FIG. 7.
  • Such embodiments allow, by the complete separation of the receiving supply circuit of the radiating element from the source, a complete decoupling of the transmission-supply-reception functions and an improvement in the performance of the system from the point of view of decoupling. roads.
  • an antenna comprising a primary source according to the invention shown in FIG. 7, this comprises a parabolic reflector 90.
  • the radiating element 1 of the primary source is disposed at the focal point of the reflector 90 and maintained in position by a frustoconical piece 91 secured to the reflector.
  • the frusto-conical part 91 covers the opening of the reflector and is, for example, fitted therein and fixed to the latter by any suitable means.
  • the frustoconical part 91 comprises at its top a housing 92 intended to receive the radiating element 1 from the primary source, the radiating zones forming the independent sum and difference channels being oriented towards the reflector.
  • the frustoconical part 91 is constituted by a dielectric material with a dielectric constant of less than 1.1, such as a polyurethane foam for example.
  • the reception supply circuit 2 constituting with the radiating element 1 the primary source is for example arranged on the back of the reflector.
  • the connection means 3 constituted by coaxial cables connect the reception supply circuit 2 to the radiating element 1, the semi-rigid coaxial cables allowing the mechanical maintenance of the radiating part 1 assembly, frustoconical part 91 and the reflector 90
  • the coaxial cables are preferably arranged along a generator of the frustoconical part orthogonally to the vector P representing the vector polarization of the electric field of the signal emitted by the primary source. Any embodiment in which the primary source or the radiating part of the primary source is offset in offset relative to the focus of the reflector of the radar antenna does not depart from the scope of the present invention.
  • the simplicity of the reception supply circuit makes it possible to obtain low radioelectric losses, the integration of the reception supply circuit and of the radiating zones on the opposite faces of the dielectric substrate or on wafers. separate dielectric and separation of sum and difference channels to minimize these losses.
  • the circuits of the monopulse primary source which is the subject of the invention can be produced by the photoengraving technique, this makes it possible to obtain radiating and supply circuits of high precision and of low cost for a minimum bulk compared to the sources. classics.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

  • La présente invention est relative à une source primaire monopulse imprimée, notamment pour antenne de radar aéroporté, et à l'antenne comportant une telle source.
  • Une source primaire monopulse comporte des éléments rayonnants alimentés en énergie électromagnétique pour élaborer une voie somme Σ et une ou deux voies différentes orientées, par exemple, en site et en gisement, voies ΔS, AG.
  • Les sources primaires monopulse utilisées jusqu'à ce jour peuvent être classées en deux catégories :
    • - les sources monopulse réalisées par l'association de plusieurs guides d'ondes métalliques, généralement de section rectangulaire, ou par l'utilisation de guides d'ondes de section surdi- mensionnée dans lesquels sont engendrés des modes de propagation d'ordre supérieur permettant de donner naissance à des signaux d'erreur dans les plans site et gisement. Ces sources, de conception et de réalisation complexe, sont chères et encombrantes leur longueur pouvant atteindre 3 à 10 fois la longueur d'onde du signal électromagnétique transmis, suivant la complexité de la source. De telles sources ont été décrites en particulier dans les publications de L. THOUREL, chapitre 9, intitulée « Les Antennes" publiée en 1971 (DUNOD) et de S. W. DRABOWITCH intitulée « Multimode Antennas publiée dans la revue « Microwave Journal de janvier 1966, pages 41 à 51.
    • - les sources monopulse imprimées qui élaborent les signaux somme et différence au moyen d'un circuit d'alimentation réception gravé connu sous le vocable anglo-saxon de circuit « micro- strip ». Ces sources sont constituées d'éléments rayonnants imprimés. Chaque élément rayonnant est une surface conductrice séparée d'un plan de masse par un substrat de matériau diélectrique. L'alimentation des éléments rayonnants est effectuée, en général, par un réseau de circuits hyperfréquence connus, jonctions hybrides 6/4 λ, regroupés sur la surface du substrat qui comporte les éléments rayonnants. Des circuits similaires à une voie ont été décrits en particulier dans les brevets américains n° 3 921 177 et 3811 128 de Robert E.M. son. Ces circuits d'alimentation sont encombrants et introduisent dès pertes importantes au niveau des éléments rayonnants. En particulier dans le cas d'une source monopulse imprimée classique, telle que représentée figure 1, comportant quatre éléments rayonnants A, B, C, D reliés par quatre jonctions hybrides a, b, c, d, la voie somme Σ est délivrée par deux jonctions en cascade ce qui augmente d'autant les pertes sur la voie somme 2 et les voies différence site et différence gisement ΔS, ΔG. Des couplages indésirables entre les différentes voies à certaines fréquences peuvent également dégrader les performances de la source.
  • On connaît d'après le « Radar Handbook de Merril I. Skolnik, Fig. 20 page 21-26 des sources monopulse dans lesquelles les voies somme et différence sont réalisées de façon indépendantes avec des éléments rayonnants, formant la ou les voie(s) différence, disposés symétriquement par rapport à un élément rayonnant central formant la voie somme.
  • On connaît également d'après le brevet américain US-4042935 des sources primaires dans lesquelles les éléments rayonnants sont alimentés par un circuit d'alimentation disjoint du circuit rayonnant auquel il est raccordé par des moyens de connexion coaxiaux.
  • Un objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'une source primaire monopulse imprimée qui ne présente pas les inconvénients et limitations précités, qui comporte des voies somme et différence indépendantes et qui présente un faible encombrement et, du fait d'une grande simplicité de réalisation, un faible coût de production.
  • Selon l'invention, la source primaire monopulse imprimée, comprenant :
    • - sur la première face d'un substrat, dont la deuxième face comporte une plaque conductrice formant plan de masse, un circuit rayonnant constitué d'une zone rayonnante centrale formant la voie somme et, pour chaque voie différence, d'une paire de zones rayonnantes latérales symétriques par rapport à la zone rayonnante centrale ;
    • - disjoint du circuit rayonnant, pour chaque paire de zones rayonnantes latérales, un circuit d'alimentation réception ; et
    • - pour chaque paire de zones rayonnantes latérales, des moyens de connexion raccordant le circuit d'alimentation réception aux zones rayonnantes latérales de la paire considérée, le point d'excitation de la zone rayonnante centrale étant raccordé directement à une borne d'alimentation de la voie somme ;

    est caractérisée en ce que, pour chaque paire de zones rayonnantes latérales formant une voie différence, le circuit d'alimentation réception se composant d'une ligne de transmission en Té dont la branche principale est connectée à une borne d'alimentation de la voie différence et dont les deux branches secondaires sont respectivement raccordées en leur extrémité au point d'excitation des zones rayonnantes de la paire considérée par lesdits moyens de connexion ayant une longueur électrique égale, les zones rayonnantes latérales de la paire présentent des excitations en opposition de phase et la longueur des branches secondaires de la ligne d'alimentation en Té est ajustée de façon à optimiser le diagramme de rayonnement de la voie somme.
  • Une telle source monopulse imprimée peut être utilisée dans tout radar aéroporté, notamment dans les radars des missiles ou auto-directeurs actifs.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des dessins ci-après où les mêmes références représentent les mêmes éléments et, dans lesquels, outre
    • la figure 1 représentant une réalisation selon l'art antérieur,
    • la figure 2 représente une vue en perspective de la source primaire selon l'invention ;
    • les figures 3 et 4 représentent une vue de face du circuit d'alimentation réception de la source primaire conformément à la figure 2 ;
    • les figures 5 et 6 représentent une vue de face du circuit rayonnant de la source primaire conformément à la figure 2 ; et
    • la figure 7 représente une antenne comportant une source primaire selon l'invention.
  • Dans les dessins, les différentes proportions et cotes relatives des éléments ne sont pas respectées afin d'assurer une meilleure compréhension de l'ensemble.
  • Selon la figure 2, la source monopulse imprimée objet de l'invention comporte, sur une première face d'un substrat de matériau diélectrique 1, une série de zones rayonnantes 20, 21, 22, 23, 24 constituant l'élément rayonnant de la source primaire. Selon la figure 2, la première face du substrat de matériau diélectrique comporte cinq zones rayonnantes constituant des voies : voie somme Σ, voie différence site ΔS, et voie différence gisement ΔG indépendantes formées par des zones rayonnantes distinctes. Tout mode de réalisation comportant un nombre différent de zones rayonnantes visant à former au moins une voie somme 2 et une voie différence à ne sort pas du cadre de la présente invention. La source primaire comporte également, disposé sur une deuxième face du substrat opposée à la première face, un circuit d'alimentation réception 2 des zones rayonnantes 20, 21, 22, 23, 24. Des moyens de connexion 3, assurent la liaison électrique des zones rayonnantes au circuit d'alimentation réception 2 dans l'épaisseur du substrat de matériau diélectrique. Ainsi selon la figure 2, les voies somme et différence comportent, sur la première face du substrat de matériau diélectrique, une zone rayonnante centrale 20 formant la voie somme Σ et quatre zones rayonnantes latérales 21, 22, 23, 24 disposées symétriquement par rapport à la zone rayonnante centrale 20. Les quatre zones rayonnantes latérales 21, 22, 23, 24 sont disposées symétriquement par rapport à la zone rayonnante centrale 20 et forment respectivement deux à deux, zones rayonnantes 21, 22 et 23, 24, les voies différence site ΔS et différence gisement ΔG. Les trois voies 1, ΔS, ΔG sont ainsi indépendantes, les diagrammes de rayonnement de ces trois voies étant ajustés expérimentalement en tenant compte des couplages entre les zones de rayonnement. Selon le mode de réalisation particulier de la figure 2, le substrat de matériau diélectrique 1 est constitué par une première et une deuxième plaquette de matériau diélectrique 11, 12 comportant chacune sur une première face une semelle conductrice 110, 120 ou plan de masse de référence. Les deux semelles conductrices sont par exemple réalisées par une métallisation et les deux plaquettes 11, 12 sont accolées dos à dos par leur semelle conductrice 110, 120. Selon le mode de réalisation non limitatif de l'objet de l'invention représenté figure 2, les deux semelles conductrices 110 et 120 sont accolées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un châssis métallique 4 assurant, d'une part, le contact électrique entre les deux semelles conductrices 110 et 120, et d'autre part, une bonne rigidité et une bonne étanchéité de l'ensemble. La deuxième face de chaque plaquette de matériau diélectrique 11, 12, opposée à la première face, forme respectivement la première et la deuxième face du substrat de matériau diélectrique. Le circuit d'alimentation réception 2 est relié directement à des bornes de sortie 5, 6 fixées au châssis 4 et la zone rayonnante centrale 20 est connectée directement à une borne d'alimentation en énergie électromagnétique 7 par un câble coaxial par exemple. Les moyens de connexion 3 sont constitués, avantageusement, par des lignes coaxiales par exemple.
  • Selon le détail de réalisation représenté figure 3, le circuit d'alimentation réception des zones rayonnantes comporte pour chaque voie différence ΔS, ΔG, une ligne de transmission en Té 13, 14. Les branches 131, 132 et 141, 142 de chaque Té ont des longueurs L respectivement égales et leur extrémité est respectivement connectée à une zone rayonnante latérale formant une voie différence par les moyens de connexion 3. Les longueurs L des Tés sont déterminées expérimentalement afin d'optimiser les diagrammes de rayonnement.
  • Les lignes en Té 13, 14, sont, par exemple, des lignes à rubans comportant chacune un transformateur d'impédance 133, 143.
  • Les moyens de connexion de la zone rayonnante centrale sont directement reliés à la borne d'alimentation 7. Les bornes 5, 6, 7 sont par exemple des bornes coaxiales fixées au châssis.
  • Un prototype de source primaire a été réalisé pour un fonctionnement en bande S, la longueur d'onde de fonctionnement étant voisine de 10 cm.
  • L'ensemble, compte tenu du châssis métallique 4 présente l'aspect d'un volume cylindrique réduit de 13 cm de diamètre et de 6 cm de hauteur. Les zones rayonnantes sont imprimées sur une plaquette de matériau diélectrique de 5 mm d'épaisseur en stratifié verre époxy cuivré deux faces de constante diélectrique 4, 5. Le circuit d'alimentation réception est réalisé sur une plaquette de matériau diélectrique connu sous la dénomination commerciale de « Rexo- lite métallisée deux faces, d'épaisseur 1,7 mm et de constante diélectrique 2, 5.
  • Le fonctionnement de la source primaire monopulse imprimée objet de l'invention telle que représentée figures 2 et 3 est le suivant :
    • - l'implantation des zones rayonnantes 20, 21, 22, 23, 24 est effectuée en tenant compte du couplage entre zones rayonnantes de façon à obtenir la meilleure adaptation. La voie somme correspondant à la zone rayonnante centrale 20 émet en polarisaion rectiligne et rayonne selon un diagramme en forme de cosinus modifié par le couplage des zones rayonnantes latérales. A l'émission les longueurs de lignes de transmission en Té du circuit d'alimentation réception sont telles que, du fait du couplage des zones rayonnantes, une fraction de l'énergie rayonnée est captée par les zones rayonnantes latérales puis transmise par les branches du Té jusqu'au Té lui-même où elles se réfléchissent du fait de leur opposition de phase.
  • Cette fraction d'énergie non dissipée par la jonction de chaque Té se réfléchit et est rayonnée à nouveau par les zones rayonnantes latérales qui participent de ce fait au diagramme de rayonnement global de l'antenne, les lignes de transmission en Té constituant de ce fait le circuit d'alimentation réception. A la réception les zones rayonnantes latérales 21, 22, 23, 24, sont excitées par l'énergie électromagnétique réfléchie par un obstacle ou écho selon le mode de fonctionnement classique des sources monopulses, la zone rayonnante centrale 20 influant peu par son couplage sur chacune des zones rayonnantes latérales et pouvant être déconnectée des circuits d'émission.
  • La figure 4 est relative à un mode de réalisation de l'invention permettant un fonctionnement de la source dans les bandes de fréquence telles que la bande Ku pour des longueurs d'onde de l'ordre du centimètre, la mise en oeuvre en microélectronique étant facilitée du fait de la simplification de structure de la source.
  • Selon ce mode de réalisation, le substrat de matériau diélectrique 1 est constitué par une plaquette de matériau diélectrique unique comprenant, d'une part, une première face constituant la première face du substrat 1. Cette première face comporte les zones rayonnantes distinctes constituant les voies somme 2 et différence ΔS, ΔG. La deuxième face de la plaquette de matériau diélectrique, opposée à la première face, constitue la deuxième face du substrat et comporte une semelle conductrice 150. La deuxième face de la plaquette de matériau diélectrique comporte deux lignes de transmission en Té 16, 17 constituant avec la semelle métallique 150 des lignes de transmission coplanaires. Les branches des Tés de longueur identique sont connectées respectivement à une zone rayonnante latérale formant une voie différence ΔS ou ΔG par les moyens de connexion 3. Les lignes de transmission 16 et 17 sont connectées aux bornes coaxiales 5, 6 non représentées figure 4 et le châssis métallique 4 peut se réduire à un simple cylindre métallique soudé sur la semelle conductrice 150 si ce châssis est nécessaire pour le maintien mécanique de la source primaire. La borne coaxiale d'alimentation 7 peut être soudée directement sur la semelle métallique 150.
  • Selon la figure 5, les zones rayonnantes latérales 21, 22, 23, 24.sont excitées deux à deux pour chaque voie différence site et gisement en opposition de phase, les zones rayonnantes latérales constituant les voies différence par le choix de leur point d'excitation. Selon la figure 5, les moyens de connexion 3 assurant la liaison électrique des zones rayonnantes au circuit d'alimentation réception sont connectés à ces zones rayonnantes en un point particulier déterminant le point d'excitation 204, 211, 221, 231, 241 de chacune des zones. Le point d'excitation de chaque zone rayonnante présente, par rapport au centre radio-électrique de champ nul de chaque zone, une excentricité e déterminée. Suivant le mode de réalisation particulier non limitatif de la figure 5, les zones rayonnantes sont constituées par des pastilles métallisées circulaires de même diamètre imprimées sur le substrat de matériau diélectrique. Le centre radio-électrique correspond dans ce cas au centre de chaque pastille. La valeur arithmétique de l'excentricité est caractéristique de l'impédance de chaque zone rayonnante. Le point d'excitation de deux zones rayonnantes latérales formant une voie différence présente une excentricité opposée, l'excentricité étant mesurée en grandeur et en signe par rapport à l'excentricité de la zone rayonnante centrale définissant la direction de polarisation du signal radio-électrique. Sur la figure 5, la direction de polarisation des signaux est représentée, au niveau de chaque zone rayonnante, par un vecteur P dont l'origine est située au centre radio-électrique de la zone rayonnante et l'extrémité au point d'excitation de la zone. Les zones latérales constituant une voie différence site ou gisement délivrent à la réception des signaux en opposition de phase du fait de l'égalité des branches de chaque Té jusqu'au niveau de leur jonction respective. L'opposition de phase des signaux dans chaque voie différence est ainsi réalisée par principe et est indépendante de la fréquence. La bande de fonctionnement de la source primaire est uniquement limitée par les zones rayonnantes elles-mêmes et par les Tés dont le taux d'onde stationnaire n'est convenable que pour une bande de fréquence déterminée. De plus, le choix de longueurs électriques identiques pour les lignes de transmission 16, 17 jusqu'au niveau des bornes 5, 6 permet d'obtenir la mise en phasedes signaux par construction. L'ensemble des modes de réalisation de l'invention représentés figures 2 à 5 comporte des zones rayonnantes de forme circulaire. Tout mode de réalisation comportant des zones rayonnantes de forme différente ne sort pas du cadre de la présente invention. En particulier selon une variante de réalisation de l'invention représentée figure 6, les zones rayonnantes sont des pastilles métallisées carrées 30, 31, 32, 33, 34 de mêmes dimensions.
  • Dans ce cas la direction de polarisation du champ électrique est encore donnée par un vecteur polarisation P dont l'origine correspond au centre radio-électrique de la zone rayonnante et l'extrémité avec le point d'excitation 301, 311, 321, 331, 341. Dans tous les cas l'excentricité e des points d'excitation des zones rayonnantes latérales est définie, de préférence, dans une direction parallèle à l'excentricité de la zone rayonnante centrale.
  • Selon une variante de réalisation non représentée en détails mais utilisée dans la figure 7, le circuit d'alimentation réception des zones rayonnantes peut être disposé sur un substrat de matériau diélectrique indépendant du substrat diélectrique 11 comportant les zones rayonnantes constituant l'élément rayonnant 1. Le substrat diélectrique portant le circuit d'alimentation 2 peut être monté sur un châssis métallique assurant la tenue mécanique du circuit d'alimentation réception, les moyens de connexion 3 alimentant les zones rayonnantes latérales d'une paire ayant des longueurs électriques égales.
  • La zone rayonnante centrale 20 est directement reliée à une borne d'alimentation du système d'aiguillage émetteur-récepteur du radar. Les moyens de connexion 3 sont constitués de préférence chacun par un câble coaxial dont l'âme central est connectée d'une part à l'extrémité d'une branche secondaire de la ligne en Té d'alimentation réception et d'autre part au point d'excitation de la zone rayonnante latérale correspondante définissant avec le centre radioélectrique de chaque zone rayonnante la direction de polarisation P` αu champ électrique du signal d'émission. Le conducteur externe des câbles coaxiaux constituant les moyens de connexion 3 est relié à la semelle conductrice 110 du substrat 11 et au châssis du substrat portant le circuit d'alimentation réception 2 par l'intermédiaire de bornes coaxiales directement soudées au châssis et à la semelle conductrice 110 du substrat 11 et non représentées sur la figure 7.
  • De tels modes de réalisation permettent, de par la séparation complète du circuit d'alimentation réception de l'élément rayonnant de la source, un découplage complet des fonctions émission-alimentation-réception et une amélioration des performances du système du point de vue du découplage des voies.
  • Suivant un mode de réalisation préférentiel d'une antenne comportant une source primaire selon l'invention représenté figure 7, celle-ci comprend un réflecteur parabolique 90. L'élément rayonnant 1 de la source primaire est disposé au foyer du réflecteur 90 et maintenu en position par une pièce tronconique 91 solidaire du réflecteur. La pièce tronconique 91 coiffe l'ouverture du réflecteur et est par exemple, emboîtée dans celle-ci et fixée à ce dernier par tout moyen approprié. La pièce tronconique 91 comporte à son sommet un logement 92 destiné à recevoir l'élément rayonnant 1 de la source primaire, les zones rayonnantes formant les voies somme et différence indépendantes étant orientées vers le réflecteur. La pièce tronconique 91 est constituée par un matériau diélectrique de constante diélectrique inférieure à 1, 1 tel que une mousse de polyuréthane par exemple.
  • Le circuit d'alimentation réception 2 constituant avec l'élément rayonnant 1 la source primaire est par exemple disposée au dos du réflecteur. Les moyens de connexion 3 constitués par des câbles coaxiaux relient le circuit d'alimentation réception 2 à l'élément rayonnant 1, les câbles coaxiaux semi-rigides permettant le maintien mécanique de l'ensemble partie rayonnante 1, pièce tronconique 91 et du réflecteur 90. Les câbles coaxiaux sont disposés de préférence suivant une génératrice de la gièce tronconique orthogonalement au vecteur P représentant le vecteur polarisation du champ électrique du signal émis par la source primaire. Tout mode de réalisation dans lequel la source primaire ou la partie rayonnante de la source primaire est décalée en offset par rapport au foyer du réflecteur de l'antenne radar ne sort pas du cadre de la présente invention.
  • Quel que soit le mode de réalisation choisi, la simplicité du circuit d'alimentation réception permet d'obtenir de faibles pertes radioélectriques, l'intégration du circuit d'alimentation réception et des zones rayonnantes sur les faces opposées du substrat diélectrique ou sur des plaquettes diélectriques séparées et la séparation des voies somme et différence permettant de minimiser ces pertes. Les circuits de la source primaire monopulse objet de l'invention pouvant être réalisés par la technique de photogravure, celle-ci permet d'obtenir des circuits rayonnants et d'alimentation de grande précision et de faible coût pour un encombrement minimum par comparaison aux sources classiques.

Claims (14)

1. Source primaire monopulse imprimée comprenant :
- sur la première face d'un substrat (11), dont la deuxième face comporte une plaque conductrice (110, 150) formant plan de masse, un circuit rayonnant constitué d'une zone rayonnante centrale (20) formant la voie somme et, pour chaque voie différence, d'une paire de zones rayonnantes latérales (21, 22 ; 23, 24) symétriques par rapport à la zone rayonnante centrale ;
- disjoint du circuit rayonnant, pour chaque paire de zones rayonnantes latérales, un circuit d'alimentation réception (2) ; et
- pour chaque paire de zones rayonnantes latérales, des moyens de connexion (3) raccordant le circuit d'alimentation réception (2) aux zones rayonnantes latérales de la paire considérée, le point d'excitation de la zone rayonnante centrale (20) étant raccordé directement à une borne d'alimentation (7) de la voie somme ; source caractérisée en ce que, pour chaque paire de zones rayonnantes latérales formant une voie différence, le circuit d'alimentation réception se composant d'une ligne de transmission en Té (13, 14) dont la branche principale est connectée à une borne d'alimentation de la voie différence et dont les deux branches secondaires (131, 132 ; 141, 142) sont respectivement raccordées en leur extrémité au point d'excitation des zones rayonnantes (21, 22 ; 23, 24) de la paire considérée par lesdits moyens de connexion (3) ayant une longueur électrique égale, les zones rayonnantes latérales de la paire présentent des excitations en opposition de phase et la longueur des branches secondaires de la ligne d'alimentation en Té est ajustée de façon à optimiser le diagramme de rayonnement de la voie somme.
2. Source primaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque ligne de transmission en Té (13, 14) alimentant une paire de zones rayonnantes latérales est une ligne à ruban dont la branche principale comporte un transformateur d'impédance (133, 143).
3. Source primaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le circuit d'alimentation réception (2) est réalisé sur un deuxième substrat (12) dont une face comporte une plaque conductrice (120) formant plan de masse.
4. Source primaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le circuit d'alimentation réception est réalisé sur la deuxième face du premier substrat (1) et forme avec le plan de masse (150) un ensemble de lignes coplanaires (16, 17).
5. Source primaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de connexion (3) sont raccordés perpendiculairement aux zones rayonnantes en leur point d'excitation.
6. Source primaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens de connexion (3) reliant les zones rayonnantes et leur circuit d'alimentation réception sont constitués par des câbles coaxiaux, les bornes d'alimentation étant des prises coaxiales.
7. Source primaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les zones rayonnantes sont des pastilles métallisées circulaires.
8. Source primaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les zones rayonnantes sont des pastilles métallisées carrées (30 à 34).
9. Antenne pour radar, comportant une source primaire monopulse imprimée selon la revendication 1.
10. Antenne pour radar selon la revendication 9, comportant un réflecteur parabolique (90), caractérisée en ce que le substrat (1) portant le circuit rayonnant de la source primaire est disposé au foyer du réflecteur, fait face à celui-ci et est maintenu en position par une pièce tronconique (91) solidaire du réflecteur et coiffant l'ouverture de ce dernier.
11. Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce que le circuit d'alimentation réception (2) étant porté par un deuxième substrat, ledit second substrat est fixé au dos du réflecteur.
12. Antenne selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens de connexion (3) entre le circuit d'alimentation (2) et les zones rayonnantes sont des câbles coaxiaux semi-rigides le long des génératrices de la pièce tronconique (91) et orthogonaux à l'axe de polarisation du champ électrique du signal émis par la source primaire.
13. Antenne selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que les moyens de connexion (3) sont raccordés à travers le premier substrat perpendiculairement aux zones rayonnantes en leur point d'excitation.
14. Antenne selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisée en ce que la pièce tronconique (91) est réalisée en un matériau diélectrique dont la constante diélectrique est inférieure à 1,1.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56134804A (en) * 1980-03-25 1981-10-21 Mitsubishi Electric Corp Tracking antenna
US4414550A (en) * 1981-08-04 1983-11-08 The Bendix Corporation Low profile circular array antenna and microstrip elements therefor
GB2108327B (en) * 1981-09-07 1985-04-24 Nippon Telegraph & Telephone Directivity diversity communication system
JPS59178002A (ja) * 1983-03-29 1984-10-09 Radio Res Lab 円偏波アンテナ
JPS59157311U (ja) * 1983-04-06 1984-10-22 三菱電機株式会社 電子走査アンテナ
JPS59157312U (ja) * 1983-04-06 1984-10-22 三菱電機株式会社 電子走査アンテナ
DE3514880A1 (de) * 1984-05-22 1985-11-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Array-antenne
US6195035B1 (en) * 1984-10-12 2001-02-27 Textron Systems Corporation Cylindrical monopulse
US4962383A (en) * 1984-11-08 1990-10-09 Allied-Signal Inc. Low profile array antenna system with independent multibeam control
EP0200819A3 (fr) * 1985-04-25 1987-12-09 Robert Bosch Gmbh Antenne réseau
US4835540A (en) * 1985-09-18 1989-05-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Microstrip antenna
EP0237110A1 (fr) * 1986-03-05 1987-09-16 THORN EMI Electronics Limited Système d'antenne radiogoniométrique
JPH01166597A (ja) * 1987-12-23 1989-06-30 Fujitsu Ltd リフロー半田接合方法
WO1990004862A1 (fr) * 1988-10-19 1990-05-03 Toyo Communication Equipment Co., Ltd. Reseau d'antennes et organe d'alimentation pour ce reseau
US5165109A (en) * 1989-01-19 1992-11-17 Trimble Navigation Microwave communication antenna
JPH02126413U (fr) * 1989-03-28 1990-10-18
US5400041A (en) * 1991-07-26 1995-03-21 Strickland; Peter C. Radiating element incorporating impedance transformation capabilities
JPH0738332A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Nec Corp 簡易モノパルス追尾アンテナ
US5512911A (en) * 1994-05-09 1996-04-30 Disys Corporation Microwave integrated tuned detector
US5493303A (en) * 1994-07-12 1996-02-20 M/A-Com, Inc. Monopulse transceiver
DE19615497A1 (de) * 1996-03-16 1997-09-18 Pates Tech Patentverwertung Planarer Strahler
US6052889A (en) * 1996-11-21 2000-04-25 Raytheon Company Radio frequency antenna and its fabrication
US6362790B1 (en) * 1998-09-18 2002-03-26 Tantivy Communications, Inc. Antenna array structure stacked over printed wiring board with beamforming components
FR2818017B1 (fr) * 2000-12-13 2003-01-24 Sagem Reseau d'elements d'antenne patch
US9350086B2 (en) 2012-11-09 2016-05-24 Src, Inc. Shaped lens antenna for direction finding at the Ka-band
FR3007215B1 (fr) * 2013-06-17 2015-06-05 Zodiac Data Systems Source pour antenne parabolique

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3953857A (en) * 1972-03-07 1976-04-27 Jenks Frederic A Airborne multi-mode radiating and receiving system
US3943523A (en) * 1972-03-07 1976-03-09 Raytheon Company Airborne multi-mode radiating and receiving system
US3803617A (en) * 1972-04-14 1974-04-09 Nasa High efficiency multifrequency feed
FR2219533B1 (fr) * 1973-02-23 1977-09-02 Thomson Csf
US4042935A (en) * 1974-08-01 1977-08-16 Hughes Aircraft Company Wideband multiplexing antenna feed employing cavity backed wing dipoles
US3965475A (en) * 1975-05-30 1976-06-22 The United States Of America As Represented By The United States Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Switchable beamwidth monopulse method and system
US4083046A (en) * 1976-11-10 1978-04-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electric monomicrostrip dipole antennas
US4089003A (en) * 1977-02-07 1978-05-09 Motorola, Inc. Multifrequency microstrip antenna
US4142190A (en) * 1977-09-29 1979-02-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Microstrip feed with reduced aperture blockage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RADAR HANDBOOK. McGraw-Hill. US. 1970, Merrill I. Skolnik. p. 21-16 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5577208A (en) 1980-06-10
DE2966414D1 (en) 1983-12-22
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US4318107A (en) 1982-03-02

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