EP0108670A1

EP0108670A1 - Dispositif d'alimentation d'une antenne réseau à faisceau de balayage

Info

Publication number: EP0108670A1
Application number: EP83402025A
Authority: EP
Inventors: Henri Becavin
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1982-10-26
Filing date: 1983-10-18
Publication date: 1984-05-16
Also published as: CA1220544A; FR2541518A1; JPS5999803A; US4692768A; FR2541518B1; EP0108670B1; DE3378094D1

Abstract

Les antennes constituant le réseau sont réparties en sous-réseaux (Ri) présentant un certain recouvrement à leur extrémités, comprenant des groupement élémentaires (Roi), chacun comportant N antennes élémentaires alimentées par des circuits à N entrées et N sorties et des moyenss regroupant un nombre arbitraire des dits groupements élémentaires, constituant un ensemble comprenant MN antennes élémentaires où M est supérieur à N et les MN antennes étant le nombre d'antennes d'un sous-réseau.

Description

La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation d'une antenne réseau à faisceau de balayage. Une telle antenne est destinée à produire un faisceau dont la position du maximum est commandée par un certain nombre de déphaseurs disposés dans les lignes d'alimentation.
Pour un certain nombre de raisons et plus particulièrement pour des raisons de coût et de fiabilité, il est souhaitable de diminuer autant que possible le nombre des déphaseurs de commande.
La détermination du nombre minimal de déphaseurs est connue; elle dépend d'un certain nombre de facteurs parmi lesquels on peut citer :

-F₁(θ) : directivité d'une antenne élémentaire ;
-D : espacement entre antennes élémentaires ;
-θ₀ : plage de balayage du faisceau.

Le diagramme total peut s'écrire sous la forme mathématique :
E(θ) = F₁(θ) x F₂π( Do (sin π₁- sin θ)
dans laquelle F₂ est maximum pour les valeurs de son argument égales à k , k étant un entier positif, négatif ou nul
En fonction de Do, espacement entre deux antennes élémentaires successives, il y aura un maximum principal pour θ = θ₀ et des maximums secondaires égaux au principal pour
sin θ_p - sin θ_o = ± K Do
mais ces maximums secondaires sont indésirables car donnant de fausses indications de direction. La plage de balayage utile du faisceau est alors limitée par l'apparition de ces maximums secondaires. Un moyen pour résoudre ce problème de la limitation de la plage de balayage consiste à rechercher des diagrammes élémentaires tels que F₁(θ) soit nul pour |θ|> θo et l'idéal serait un diagramme F₁ rectangulaire. Avec un tel diagramme, l'espacement Do entre sources pourrait être égal à 1/sinGo. Mais pour obtenir ce diagramme, il serait nécessaire d'avoir une antenne de directivité infinie entraînant une source élémentaire d'envergure infinie.
Ces considérations sont connues et dans les pages 256 à 258 de l'ouvrage "Phased array antennas" de Olmer et Knittel édité par ARTECH HOUSE, une solution au problème est proposée, consistant à créer des sous-réseaux, c'est-à-dire à grouper un certain nombre d'antennes élémentaires et à les alimenter de façon appropriée à partir d'un distributeur d'énergie, de sorte que ces sous-réseaux rayonnent chacun un lobe approximativement rectangulaire avec des centres de phase séparés les uns des autres d'une distance telle que les maximums secondaires de l'ensemble des sous-réseaux soient rejetés à l'extérieur du lobe principal.
Un exemple de réalisation donnant une solution au problème de la limitation du nombre des déphaseurs par rapport aux sources rayonnantes élémentaires avec obtention d'une plage de balayage du faisceau qui ne soit pas trop limitée, peut être trouvée dans le brevet américain 4 228 436 dont l'intitulé est "Réseau de phase à balayage limité". Dans ce brevet, on considère essentiellement un circuit d'interconnexion présentant T sorties et P entrées, T correspondant au nombre des sources élémentaires envisagées et P à celui des déphaseurs. Dans ce cas, on envisage un nombre de circuits M tel que M ₌ P ≥ 3.
Une réalisation décrite dans ce brevet américain donne un bon résultat avec un sous-réseau comprenant T² antennes pour un intervalle entre sous-réseaux égal à TDo, Do étant l'espacement entre deux antennes élémentaires. Cependant, dans cette solution, comme T est au maximum égal à 2 ou 3, la plage de balayage apparaît encore trop limitée pour la plupart des applications.
De plus, le dispositif décrit dans ce brevet américain ne permet pas d'obtenir une distribution d'amplitude et de phase optimale sur les différentes antennes, donnant un lobe de rayonnement rectangulaire ; l'intérêt du système est ainsi diminué.
Le but de la présente invention est de définir un dispositif d'alimentation d'une antenne réseau à faisceau de balayage qui soit exempt des inconvénients qui ont été signalés ci-dessus
Suivant l'invention, un dispositif d'alimentation d'une antenne réseau à faisceau de balayage dans laquelle les antennes élémentaires espacées d'un intervalle élémentaire Do ont été réparties en plusieurs sous-réseaux se recouvrant à leurs extrémités, est caractérisé en ce qu'il comprend des groupements élémentaires connectés respectivement chacun à N antennes élémentaires et comportant N entrées ainsi que des moyens rassemblant un nombre arbitraire des dits groupements élémentaires, constituant un ensemble comprenant M. N antennes élémentaires où M est supérieur à N et l'espacement entre deux ensembles ou sous-réseaux étant égal à N intervalles élémentaires Do.
On notera dès maintenant l'avantage que confère une telle alimentation : elle permet d'agir indépendamment sur la distribution d'amplitude et de phase ainsi que sur le nombre d'antennes du sous-réseau et sur leur espacement
D'autres caractéristiques de l'invention ainsi que des avantages apparaîtront dans la description qui suit donnée à l'aide des figures qui représentent :

-la figure 1, un dispositif d'alimentation, conforme à l'invention, de groupements élémentaires comportant deux antennes élémentaires appartenant à un certain nombre de sous-réseaux de 6 antennes élémentaires ;
-la figure 2, un dispositif d'alimentation de groupements élémentaires comportant deux antennes élémentaires appartenant à des sous-réseaux de 12 antennes élémentaires ;
-la figure 3, un dispositif d'alimentation de groupements élémentaires comportant trois antennes élémentaires ;
-la figure 4, un dispositif d'alimentation de groupements élémentaires comportant quatre antennes élémentaires ;
-la figure 5, un dispositif d'alimentation détaillé d'un groupement élémentaire à deux antennes élémentaires ;
-la figure 6, un dispositif d'alimentation détaillée conforme à l'invention pour trois groupements élémentaires à deux antennes chacun ;
-la figure 7, un dispositif d'alimentation symétrique pour un groupement élémentaire de deux antennes, appartenant à un sous-réseau de 12 antennes ;
-la figure 8, un dispositif d'alimentation simplifié pour un sous-réseau constitué par trois groupements élémentaires de deux antennes chacun ;
-la figure 9, le diagramme de rayonnement obtenu avec l'alimentation symétrique de la figure 8 ;
-la figure 10, le diagramme de rayonnement obtenu avec l'alimentation symétrique de la figure 7 ;
-la figure 11, le diagramme de rayonnement obtenu pour une antenne constituée par 28 sous-réseaux, chacun de 12 antennes avec espacement de deux intervalles élémentaires entre sous-réseaux.

On a indiqué dans l'introduction à la présente demande que le dispositif d'alimentation d'une antenne réseau à faisceau de balayage devait être tel qu'il fournisse une plage de balayage utile du faisceau la moins limitée possible et quâ la limite, le diagramme de rayonnement du lobe principal de l'antenne se rapproche le plus possible de la forme rectangulaire.
Pour se rapprocher de ces conditions, on a été amené, suivant l'art antérieur, à répartir les antennes du réseau en un certain nombre de sous-réseaux permettant dans un premier temps de diminuer le nombre des déphaseurs nécessaires pour effectuer le balayage de l'espace par le faisceau formé. Les sous-réseaux cons- tituésà partir du réseau, sont caractérisés par le nombre d'antennes qu'ils comportent et par l'intervalle qui sépare deux sous-réseaux voisins. Suivant la façon dont les sous-réseaux sont alimentés, certains inconvénients subsistent, en particulier une certaine limitation de la plage de balayage due à ce que le dispositif d'alimentation ne peut alimenter de façon adéquate, c'est-à-dire avec un certain nombre de courants indépendants qu'un nombre relativement faible d'antennes élémentaires.
Le dispositif d'alimentation suivant l'invention, remédie à ces inconvénients en assurant plusieurs alimentations distinctes aux antennes des sous-réseaux réparties en groupements élémentaires par l'intermédiaire des deux groupes de circuits qui ont été définis, l'agencement de ces circuits permettant en plus d'agir indépendamment sur la distribution de l'amplitude et de la phase.
La figure 1 représente un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, alimentant un certain nombre de groupements élémentaires Roi en lesquels les sous-réseaux sont divisés. Les groupements élémentaires sont caractérisés par le nombre relativement faible, de 2 à 5 ou 6 antennes élémentaires qu'ils comportent. On a choisi ici des groupements élémentaires comportant N = 2 antennes élémentaires, S_i, i variant de 1 à n.
Les sous-réseaux considérés sont repérés par les références R₁ à R₇ et comprennent chacun 6 antennes élémentaires. On n'a figuré que 7 sous-réseaux séparés les uns des autres de N intervalles élémentaires Do ici donc 2 Do, pour un réseau total comportant 30 antennes Les groupements élémentaires sont repérés Ro₁ à R₀₄ et constituent un ensemble L Chaque groupement élémentaire comporte un nombre d'entrées et de sorties égal. Ici ce nombre N est égal à 2 Les ensembles II et III constituent les moyens rassemblant un certain nombre des groupements élémentaires Roi, suivant l'invention. L'ensemble II comprend un certain nombre de circuits appelés distributeurs additionneurs C₁ à C₄ et l'ensemble III comprend un certain nombre de circuits appelés distributeurs diviseurs F₁ à F₃ qui sont chacun connecté par un déphaseur Ph à un distributeur d'énergie 3 dont les sorties correspondantes sont espacées de 2 espacements élémentaires Do. Suivant l'invention les ensembles II et III rassemblent MN antennes élémentaires, soit ici 6 antennes, M étant égal à 3 et N à 2.
Dans l'exemple de la figure 1, l'alimentation des antennes avec plusieurs alimentations distinctes se fait de la façon suivante.
Les circuits distributeurs diviseurs F₁, F₂, F₃ comportent chacun 1 entrée et 3 sorties et répartissent l'énergie délivrée par le distributeur 3 respectivement aux trois entrées des circuits distributeurs additionneurs C₁, C₂₂ C₃, C4 dont les deux sorties alimentent respectivement un groupement élémentaire soit ici Ro₁, Ro₂, Ro₃, Ro₄.
On constatera que le nombre des sorties d'un circuit distributeur diviseur est égal au nombre des entrées d'un circuit distributeur additionneur et que chaque sortie d'un distributeur diviseur F₁ par exemple est connectée à une entrée portant le même indice numéral des diviseurs additionneurs successifs ; ainsi la sortie 1 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 1 au circuit C₁; la sortie 2 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 2 du circuit C₂, la sortie 3 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 3 du circuit C₃, la sortie 1 du circuit F₂ est connectée à l'entrée 1 du circuit C₂, la sortie 2 du circuit F₂ est connectée à l'entrée 2 du circuit C₃ et la sortie 3 du circuit F₂ est connectée à l'entrée 3 du circuit C₄ et ainsi de suite pour le circuit F₃. On constate bien dans cet exemple d'alimentation que les antennes d'un groupement élémentaire appartenant à plusieurs sous-réseaux par exemple, les antennes des groupements R₀₃ et Ro₄ appartenant aux sous réseaux R2, R₅, R₃, R₇, R₆ recoivent plusieurs alimentation distinctes
La figure 2 représente un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, alimentant un certain nombre de groupements élémentaires Ro₁ à Ro₇ à 2 antennes en lesquels les sous réseaux sont divisés.
Les sous-réseaux considérés ici sont repérés par les références RI et R2 et ils sont séparés de N intervalles élémentaires Do, ici donc 2Do. Chaque groupement élémentaire comporte un nombre d'entrées et de sorties égal. Ici, ce nombre N est égal à 2. L'ensemble II regroupe les circuits distributeurs additionneurs C₁ à C₆, rassemblant un certain nombre de groupements élémentaires regroupant M. N antennes élémentaires, soit ici 12 antennes, M étant égal à 6. L'ensemble III regroupe des circuits distributeurs diviseurs F 1 à F₃ comportant chacun une entrée connectée à un déphaseur Ph et M sorties. Les déphaseurs Phl et Ph3 par exemple, en nombre réduit déjà, sont connectés à un distributeur d'énergie 3 dont les sorties correspondantes sont espacées de N espacements élémentaires Do.
L'alimentation des antennes des groupements élémentaires à partir du distributeur d'énergie 3 se fait de la façon suivante, visible sur la figure 2 Chaque circuit distributeur diviseur F_i a un nombre de sorties égal au nombre M des entrées des circuits distributeurs additionneurs C₁ envisagés et chaque sortie est connectée à une entrée de même rang des circuits distributeurs additionneurs successifs réalisant une loi de connexion périodique. Ainsi, la sortie 1 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 1 du circuit C₁, la sortie 2 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 2 du circuit C₂, la sortie 3 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 3 du circuit C₃ et ainsi de suite jusqu'à la sortie 6 du circuit F₁ qui est connectée à l'entrée 6 du circuit C₅ De même, la sortie 1 du circuit F₂ est connectée à l'entrée 1 du circuit C₂, la sortie 2 du circuit F₂ est connectée à l'entrée 2 du circuit C₃, la sortie 3 du circuit F₂ est connectée à l'entrée 3 du circuit C₄ et ainsi de suite. La sortie 1 du circuit F₃ est connectée à l'entrée 1 du circuit C₄, la sortie 2 du circuit F₃ est connectée à l'entrée 2 du circuit C₄ et ainsi de suite.
La figure 3 représente un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, pour lequel chaque groupement élémentaire Ro₁ comporte trois antennes élémentaires. Les sous-réseaux R₁ et R₂ comportent chacun 12 antennes. Ces sous-réseaux sont espacés de NDo, c'est-à-dire de trois intervalles élémentaires Do. Dans ces conditions, le nombre des circuits distributeurs additionneurs du groupe II, soit M est égala 4. Chacun d'eux comporte quatre entrées et trois sorties, celles-ci étant connectées respectivement aux trois entrées des groupements élémentaires. Les circuits distributeurs diviseurs F, dont chacun est connecté au distributeur d'énergie 3 par un déphaseur Ph, comportent donc chacun une entrée et quatre sorties distribuées de la façon suivante vers les circuits distributeurs additionneurs IL
La sortie 1 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 1 du circuit C₁, la sortie 2 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 2 du circuit C₂, la sortie 3 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 3 du circuit C₃ et sa sortie 4 est connectée à l'entrée 4 du circuit C₄. Pour le circuit F₂, les connexions sont les suivantes : sa sortie 1 est connectée à l'entrée 1 du circuit C₂, sa sortie 2 est connectée à l'entrée 2 du circuit C₃, sa sortie 3 à l'entrée 3 du circuit C₄ et sa sortie 4 à l'entrée 4 du circuit C₅. Les connexions des sorties des circuits F₃ et F₄ avec les entrées des circuits C se font de la même façon, la sortie 1 du circuit F₃ étant connectée à l'entrée 1 du circuit C₃ et la sortie 2 du circuit F₄ par exemple étant connectée à l'entrée 2 du circuit C₅.
La figure 4 représente un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, pour lequel chaque groupement élémentaire Ro. comporte quatre antennes élémentaires Les sous-réseaux R₄ et R₅ comportent alors chacun 20 antennes. De fait, suivant l'invention, le nombre M de circuits d'interconnexion du groupe doit être supérieur au nombre N des antennes élémentaires des sous-réseaux élémentaires. Dans ces conditions, N étant choisi égal à 4, M doit être égal à 5 au minimum et le nombre des antennes d'un sous-réseau est égal à MN soit 20. Ces sous-réseaux sont espacés de NDo, soit quatre intervalles élémentaires Do. Le nombre des circuits distributeurs additionneurs du groupe II est égal à 5 et chacun comporte cinq entrées et quatre sorties, celles-ci étant respectivement connectées aux quatre entrées des groupements élémentaires. Les circuits distributeurs diviseurs F, dont chacun est connecté au distributeur d'énergie 3 par un déphaseur Ph, comportent donc une entrée et cinq sorties distribuées de la façon suivante aux circuits distributeurs additionneurs IL
La sortie 1 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 1 du circuit C₁, la sortie 2 du circuit F₁ est connectée à l'entrée 2 du circuit C₂, la sortie 3 du circuit F₁, à l'entrée 3 du circuit F₃, la sortie 4 à l'entrée 4 du circuit C₄, etc De même, la sortie 1 du circuit F₂ est connectée à l'entrée 1 du circuit C₂, la sortie 2 à l'entrée 2 du circuit C₃₁ etc. Les connexions des sorties des circuits F₃₁ F₄ et F₅ se font suivant un même schéma avec les entrées des circuits C₄, C₅, C₆. On notera également que les déphaseurs Ph sont séparés de quatre intervalles élémentaires.
Un certain nombre d'expérimentations ont été faites avec des dispositifs d'alimentation du genre de ceux des figures 1, 2, 3 et 4 comportant les moyens de regroupement conformes à l'invention, c'est-à-dire regroupant un nombre arbitraire de groupements élémentaires comportant N antennes élémentaires pour constituer un ensemble alimentant MN antennes élémentaires constituant un sous-réseau où M est supérieur à N avec un espacement entre deux sous-réseaux égal à N intervalles élémentaires.
Dans ce qui suit, on donne les limites des plages de balayage obtenues avec un nombre d'antennes variable de 8 à 44, pour des intervalles élémentaires donnés croissant entre deux antennes élémentaires et un nombre variant de 2 à 4 pour les groupement élémentaires considérés. On notera l'intérêt d'avoir un intervalle entre deux antennes élémentaires le plus grand possible qui entraîne une densité d'antennes élémentaires ou sources rayonnantes plus faible.
Le nombre minimum d'antennes et de déphaseurs est fonction de l'intervalle entre antennes élémentaires et du nombre d'antennes du groupement élémentaire.
L'optimum est donc soumis aux contraintes suivantes :

1. maximum de Do
2. minimum du nombre d'antennes du sous-réseau.
3. maximum de la plage de balayage.

Par exemple, pour un intervalle élémentaire Do de 0,5 λ et des groupements élémentaires à deux antennes, on a :
Pour un intervalle élémentaire de 0,7 λ, toujours avec des groupement élémentaires à deux antennes, on a :
Pour un intervalle élémentaire de 0,5 λ avec des groupement élémentaires à trois antennes, on a :
et pour un intervalle élémentaire de 0,7 λ avec des groupements élémentaires à trois antennes, on a :
Pour un intervalle élémentaire de 0,5 λ avec des sous-réseaux élémentaires à quatre antennes, on a :
et pour un intervalle élémentaire de 0,7 λ avec des sous-réseaux élémentaires à quatre antennes, on a :
A l'aide de ce tableau qui peut être aisément complété, on peut voir que pour obtenir une plage de balayage de 12°, on a un sous-réseau de 36 antennes réparties en neuf groupements élémentaires de quatre antennes séparées chacune de 0,5λ. Pour une plage de balayage de 12,4°, on pourrait prendre un sous-réseau de 12 antennes réparties en quatre groupements élémentaires de trois antennes séparées chacune de 0,5 λ également
Dans ce qui suit, on va décrire des exemples de réalisation pratique de circuits intervenant dans l'invention, assurant plusieurs alimentations aux antennes élémentaires et agissant de façon indépendante sur la distribution de l'amplitude et de la phase.
La figure 5 représente un circuit d'alimentation d'un groupement élémentaire comportant deux antennes S₁ et S₂ connectées par un circuit hybride 4 à des circuits atténuateurs 5 et 6 présentant respectivement un certain poids A₁-B₁, eux-mêmes connectés aux entrées E₁ et E₂ par l'intermédiaire d'un circuit hybride 7. Les deux alimentations distinctes que l'on obtient pour chacune des deux antennes S₁ et S₂ peuvent être schématisées de la façon suivante :

I₁ et I₂ étant les courants parcourant respectivement les antennes S₁ et S₂.
La figure 6 montre comment alimenter, dans les conditions optimales suivant l'invention, deux sous-réseaux R₅ et R₆ comportant chacun quatre antennes, soit S₁-S₂-S₃-S₄ et S₃-S₄-S₅-S₆ respectivement, les deux sous-réseaux étant espacés de deux intervalles élémentaires, c'est-à-dire que les deux antennes S₃ et S₄ sont communes aux deux sous-réseaux R₅ et R₆. Les groupements élémentaires en lesquels sont réparties les antennes des sous-réseaux comprennent ici deux antennes (N = 2). Les deux antennes de chaque groupement élémentaire sont alimentées à travers un diviseur hybride 8, 9, 10 permettant, comme on l'a vu à propos de la figure 5 d'obtenir pour chacune des antennes d'un groupement élémentaire deux alimentations indépendantes. Dans le cas de la figure 6, le rassemblement de deux groupements élémentaires de deux antennes chacun se fait à l'aide de deux circuits diviseurs par 2, soit 11 et 12. Chacun de ces diviseurs est connecté à une sortie E₁, respectivement E₂ d'un distributeur d'énergie 3, et d'un déphaseur Ph₁, respectivement Ph₂, prévus à la sortie du distributeur 3. Dans ce montage, on constate que le signal appliqué à l'entrée E_l se répartit, par l'intermédiaire du diviseur 11, sur les antennes S₁-S₂ d'une part et S₃-S₄ d'autre part, et que le signal appliqué à l'entrée E₂ se répartit par l'intermédiaire du diviseur 12, sur les antennes S₃-S₄ d'une part et S₅-S₆ d'autre part. Les antennes S₃ et S₄ reçoivent dans ces conditions la somme des signaux de chacune des entrées De plus, grâce aux coefficients A₁ et B₁ représentant le poids des circuits 5, 6, 13, 14, 15 et 16, on peut obtenir la distribution désirée sur les antennes. Le tableau suivant donne pour chacune des antennes S₁ à S₆ considérées la distribution des amplitudes en fonction des coefficients A₁ et B₁.
A partir de ce tableau, on peut déduire les courants I₁ à 1₆ qui parcourent les différentes antennes
Suivant l'invention, ce dispositif d'alimentation assurant plusieurs alimentations distinctes par antenne, mis à part les antennes situées aux extrémités des sous-réseaux d'extrémité également, peut être étendu à un nombre quelconque, arbitraire d'antennes réparties en sous-groupes et groupements élémentaires. Pour ce faire, on augmente le nombre des circuits du genre 5, 6 par exemple des atténuateurs, c'est-à-dire que l'on augmente le nombre des coefficients A et B. Suivant l'invention également, les coefficients sont regroupées sur un pont hybride fournissant ainsi deux excitations symétriques pour chaque antenne. Cette façon d'opérer présente une certaine simplification intéressante. Ainsi, avec trois jeux de coefficients soit A₁, B₁; A₂,B₂ et A₃, B₃, on obtient une excitation symétrique sur six groupes de deux antennes, c'est-à-dire pour un sous-réseau comportant 12 antennes avec une répartition optimale des courants sur les 12 antennes.
La figure 7 donne une représentation d'un tel dispositif d'alimentation réalisé pour un groupement élémentaire comportant deux antennes Ce dispositif d'alimentation comprend six entrées distinctes E_3g, E₂g, E_lg et E_1d, E_2d et E_3d et fournit 12 courants d'excitation distincts.
On notera que le dispositif d'alimentation de la figure 7 est réalisé à l'aide de diviseurs hybrides. Les entrées d'énergie

et
sont distribuées symétriquement à gauche et à droite vers les circuits 19 et 20, déterminant les coefficients A et B, par exemple, dans le cas de figure représenté, A₁, A₂, A₃, B₁, B₂, B₃ et sont appliquées à trois circuits diviseurs par 2 soit 21, 22, et 23. On notera également sur cette figure, la répartition des circuits en groupe I, groupements élémentaires, Roi, groupe II, circuits distributeurs additionneurs Ci et groupe III, circuits distributeurs diviseurs Fi.
Les douze courants d'excitation distincts des antennes de gauche et de droite des groupements élémentaires peuvent alors être définis :
Si I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ et 1₆ sont les amplitudes désirées des courants, on peut déterminer aisément les valeurs des coefficients A₁, B₁, A₂, B₂, A₃, B₃, soit :
On peut également déterminer sans ambiguïté, à l'aide d'un système de six équations non linéaires à six inconnues, les différents paramètres de la distribution, y compris les valeurs des couplages permettant d'obtenir une répartition optimale des courants sur les douze antennes considérées
A titre d'exemple non limitatif, les valeurs de couplage entre les douze antennes, en partant de la gauche, sont données ci-dessous :

0,071 ; -0,039 ; -0,178 ; -0,45 ; 0,478 ; 1 ; 1 ; 0,478 ; -0,45 ; -0,0178 ; -0, 03 9 ; 0,071.

Dans la description précédente, on a considéré des groupements élémentaires comportant deux antennes et des sous-réseaux décalés les uns des autres de deux intervalles, couvrant deux antennes. Il est évident que l'invention n'est pas limitée à ces données.
Les groupements élémentaires peuvent très bien comporter trois ou quatre antennes ou plus, avec des sous-réseaux décalés d'un intervalle correspondant, comme le montrent les figure 3 et 4 par exemple. Cependant, une alimentation comparable à celle de la figure 7 pour un groupement élémentaire comportant trois antennes élémentaires devient relativement compliquée dans la pratique.
La figure 8 représente un exemple de réalisation simplifiée d'une alimentation, suivant l'invention, pour six antennes élémentaires divisées en trois groupements élémentaires de deux antennes chacun. La distribution optimale, obtenue théoriquement, des valeurs de couplage entre deux antennes serait : -0,157 ; 0,238; 1 ; 1 ; 0,238 ; -0,157. Dans l'exemple pratique de la figure 8, cette distribution est : -0,17 ; 0,17 ; 1 ; 1 ; 0,17 -0,17 permettant d'obtenir une plage de balayage de ± 8 ° avec un niveau maximum des lobes de réseau égal à -26 dB environ.
Les sous-réseaux élémentaires Rol, Ro2, Ro3 appartenant au groupe 1 de circuits comportent chacun deux antennes élémentaires S₁-S₂ ; S₃-S₄; S5-S6, qui sont connectées à travers respectivement des coupleurs hybrides 25, 28 et 31 aux circuits distributeurs additionneurs groupe IL Ceux-ci sont des coupleurs hybrides 26, 29, 32 ayant une sortie connectée respectivement au groupement élémentaire correspondant à deux entrées, connectées respectivement à des coupleurs triples 27, 30, 33. Les coupleurs triples sont respectivement connectés à un distributeur d'énergie 3par des déphaseurs Phl, Ph2, Ph3, séparés de deux intervalles élémentaires
A l'échelon du résultat obtenu, plage de balayage de ± 8 avec un niveau maximum des lobes de réseau égal à -26 dB environ, on peut comparer les circuits mis en place suivant l'invention avec ceux qu'aurait exigé le brevet américain 4 228 436 cité au titre de l'art antérieur. Avec les enseignements de ce brevet, il aurait été nécessaire d'utiliser un espacement entre sous-réseaux de 1,25 λ soit un espacement élémentaire de 0,4 λ au lieu de 0,8 λ dans la réalisation de la présente demande. Le nombre des sources est ainsi divisé par plus de 2 Le nombre des déphaseurs qui peut s'exprimer par le rapport entre les distances entre sous-réseaux est diminué dans un rapport de 40 %.
La figure 9 représente le diagramme de rayonnement obtenu avec l'alimentation de la figure 7. On constate que la plage de balayage s'étend entre ±8 °.
La figure 10 représente le diagramme de rayonnement obtenu avec l'alimentation symétrique de la figure 8. La plage de balayage est étendue entre ±12° et le maximum des lobes de réseau est de l'ordre de -26 dB.
La figure 11 représente le diagramme de rayonnement obtenu avec une alimentation conforme à l'invention pour 28 sous-réseaux de 12 antennes chacun avec groupement élémentaire de 2 antennes et intervalle Do de 0,8 λ.
Fo représente le lobe résultant de 28 sous-réseaux de 12 antennes chacune distante de 0,8 λ avec un espacement entre sous-réseau de 2 Do soit 1,6 λ. Le lobe Fo est représenté pour un dépointage de 12° avec un lobe de réseau F-1 et F+l inférieur à 26 dB. La plage de balayage admissible avec une perte de 3 dB sur le lobe principal Fo est de l'ordre de ±15°.
Le diagramme Go représente le diagramme de chaque sous-réseau de 12 antennes élémentaires.
On a ainsi décrit un dispositif d'alimentation d'une antenne réseau à faisceau de balayage.

Claims

1. Dispositif d'alimentation d'une antenne réseau à faisceau à balayage, les antennes élémentaires (S.) du réseau étant espacées d'un intervalle élémentaire (D ) et réparties en plusieurs sous-réseaux (R.) se recoupant à leurs extrémités, caractérisé en ce qu'il comprend :

- des premiers moyens réalisant des groupements élémentaires (R_o1) de N antennes des sous-réseaux (R.) chacun, et comportant chacun N entrées, et

- des seconds moyens rassemblant un nombre arbitraire desdits groupements élémentaires (R_o1) comprenant MN antennes, où M est un nombre entier supérieur à N, ces moyens comportant d'une part un nombre de sorties égal au nombre d'entrées des premiers moyens auxquelles elles sont reliées et d'autre part des entrées connectées à un distributeur d'énergie (3), et en ce que l'espacement entre deux sous-réseaux (R.) est égal à N intervalles élémentaires (D ).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les seconds moyens rassemblant un nombre arbitraire de groupements (R_o1) comprennent :

- des circuits distributeurs additionneurs (C₁), dont les sorties de chacun sont connectées aux N entrées de chaque groupement (R_o1) et

- des circuits distributeurs diviseurs (F₁) dont les sorties sont connectées aux entrées des circuits distributeurs additionneurs (C.) suivant une loi périodique.

3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un circuit distributeur additionneur (Ci) a un nombre de sorties égal au nombre d'entrées du groupement élémentaire (Roi) auquel il est connecté et un nombre d'entrées égal à M.

4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un circuit distributeur diviseur (Fi) a une entrée connectée à un distributeur d'énergie (3) par l'intermédiaire d'un déphaseur (Ph) et un nombre de sorties égal à M, chacune de ces M sorties étant connectée à une entrée de même rang des distributeurs additionneurs successifs (C₁), réalisant une loi périodique de connexion entre les distributeurs diviseurs (Fi) et les distributeurs additionneurs (C₁).

5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que les déphaseurs (Phi) à travers lesquels les distributeurs diviseurs (Fi) sont connectés au distributeur d'énergie (3) sont séparés de N intervalles élémentaires (Do).

6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les groupements élémentaires (Roi) comportent de deux à cinq antennes élémentaires (Si).

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un groupement élémentaire (Ro) comporte deux antennes élémentaires (S₁-S₂) alimentées à travers un circuit hybride (4) par deux circuits (5-6) de poids définis respectifs (A₁, B₁), connectés aux entrées (E₁-E₂) du distributeur d'énergie (3) par l'intermédiaire d'un circuit hybride (7).

8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 7, caractérisé en ce que les circuits d'alimentation des antennes d'un groupement élémentaire (Roi), les circuits distributeurs additionneurs (Ci) et les circuits distributeurs diviseurs (Fi) sont des circuits hybrides (8.9.10 - 7.17.18 - 11.12).

9. Dispositif suivant la revendication 1 comprenant un circuit d'alimentation délivrant pour un groupement élémentaire (Ro) comportant deux antennes élémentaires (S₁-S₂) connectées au circuit distributeur additionneur (Ci) par un diviseur hybride (24), douze courants d'excitation distincts, caractérisé en ce que le circuit distributeur additionneur (C₁)comprend six entrées distinctes

disposées symétriquement, trois diviseurs hybrides (21-22-23) dont les entrées symétriques [E_1g, E_2g, E_3g et E_1d, E_2d, E_3d] sont respectivement connectées aux entrées

et les couples de sorties sont respectivement connectés aux deux entrées du diviseur hybride (24) d'alimentation des antennes (S₁-S₂) à travers des circuits (19, 20) de poids déterminés (A₁, A₂, A₃ - B₁, B₂, B₃).

10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits d'alimentation des sous-réseaux (R.) sont des diviseurs hybrides (25, 28, 31), les circuits distributeurs additionneurs (Ci) sont des diviseurs hybrides (26, 29, 32) et les circuits distributeurs diviseurs (Fi) sont des coupleurs triples (27, 30, 33), chacun des coupleurs étant connecté au distributeur d'énergie (3) à travers un déphaseur (Phl, Ph2, Ph3).