EP0361294A1 - Antenne à réflecteur de révolution - Google Patents

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EP0361294A1
EP0361294A1 EP89117371A EP89117371A EP0361294A1 EP 0361294 A1 EP0361294 A1 EP 0361294A1 EP 89117371 A EP89117371 A EP 89117371A EP 89117371 A EP89117371 A EP 89117371A EP 0361294 A1 EP0361294 A1 EP 0361294A1
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EP
European Patent Office
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antenna according
reflector
antenna
revolution
access
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Withdrawn
Application number
EP89117371A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nhu Bui-Hai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel CIT SA
Original Assignee
Alcatel Telspace SA
Alcatel Transmission par Faisceaux Hertziens SA
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Filing date
Publication date
Priority claimed from FR8812459A external-priority patent/FR2637130B1/fr
Priority claimed from FR8812458A external-priority patent/FR2637129B1/fr
Priority claimed from FR8813781A external-priority patent/FR2640087B1/fr
Application filed by Alcatel Telspace SA, Alcatel Transmission par Faisceaux Hertziens SA filed Critical Alcatel Telspace SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/141—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing reflecting surfaces

Definitions

  • the invention relates to an antenna with a reflector of revolution.
  • Such an antenna can be of several types: it can first of all be a monoreflective antenna.
  • Such an antenna comprises a reflector, generally of revolution, and a primary source generally of the horn type when the operating wavelength is centimeter, and of the dipole type with reflector when it is decimetric.
  • the efficiency of such an antenna is between 0.45 and 0.55.
  • the present invention consists in considerably reducing these influences.
  • Such an antenna can also be a cassegrain optic antenna.
  • the antennas with cassegrain optics with reflectors of revolution are well known. They include a main reflector of the paraboloidal type, a sub-reflector of either hyperboloidal or ellipsoidal shape, and a primary source.
  • the performance of a cassegrain antenna depends essentially on the mechanical qualities of the reflectors, namely: - accuracy of the profiles of the main reflector and the sub-reflector, - accuracy of the relative positioning between the two reflectors, - shape, quantity and positioning accuracy of the strands of the sub-reflector support.
  • the source which must be placed at the focal point located between the main reflector and the sub-sub-reflector, constitutes a certain mask for the waves emitted or received by the antenna.
  • the object of the invention is therefore also to solve these various problems.
  • an antenna with a reflector of revolution characterized in that this reflector is made of a material having a liquid phase and a solid phase and in that it is obtained by centrifugation of the material in its liquid phase, subsequently passed into its solid phase.
  • centrifugal reflector antenna makes it possible to gain: - about 0.3 dB on gain; - ten decibels on the diffuse level of radiation; - a contra-polar level lowered by approximately 10 to 15 decibels; - these performances being obtained with the same primary source.
  • a first variant of the antenna of the invention shown in FIGS. 1 and 2 is a monoreflective antenna comprising a primary source 10 here unipolar with an access flange 11, and a reflector 12 obtained by centrifugation of a material in a liquid form which was then solidified.
  • the source 10 is held in place by support struts 13, the cross section of which can be triangular, the apex of the triangle looking at the parabolic concave face of the reflector 12.
  • the invention therefore consists in replacing the conventional paraboloid reflector of revolution, manufactured either in glass laminate or in metal, by a paraboloid reflector of extremely low surface tolerance obtained by centrifugation of a material in liquid form such as molten plastic, or molten metal (copper or aluminum for example).
  • the reflector When the reflector is obtained by centrifugation of a plastic material (polyester for example), it then receives the deposit of a layer of metal (for example the shooping of a layer of zinc of a few tens of micrometers).
  • a layer of metal for example the shooping of a layer of zinc of a few tens of micrometers.
  • the radius of curvature and the focal length of such a reflector depend on the speed of centrifugation.
  • the tolerance of a reflector thus obtained is of the order of 0.1 mm.
  • the support pins 13 of the primary source are coated with a microwave absorbent 17.
  • the level of cross-polar radiation can thus drop from a few decibels to ten decibels.
  • the replacement, in an antenna, of a conventional paraboloidal reflector by a centrifugal paraboloidal reflector according to the invention of the same diameter and of the same focal length does not change the fixing and mounting system. Only the radio performance, which is much better, is changed.
  • an antenna with a centrifugal paraboloid reflector illuminated by a primary source placed at the focus such as: - antenna diameter: 3.60 m; - focal / diameter ratio: 0.43; - surface tolerance of the centrifugal reflector: ⁇ ⁇ 0.1 mm; - frequency band: 5.925 - 6.425 GHz.
  • the main reflector 110 is obtained by the so-called "centrifugation" technique defined above, either by using metal (copper or aluminum), or by depositing a metallic layer 126 on polyester by example.
  • the sub-reflector 111 can be obtained by mass machining. The accuracy of the paraboloidal profiles is therefore excellent: less than ⁇ 0.1 mm peak-to-peak.
  • a primary source 112 of corrugated horn type with exponential profile 118 It is defined to have a phase center 0 as stationary as possible which allows, in a wide frequency band, to maintain its excellent counter-polar performance.
  • a polarization duplexer 113 is arranged at the free end of the corrugated horn 118.
  • This polarization duplexer 113 operating according to two vertical and horizontal orthogonal polarizations, comprises a portion 114 in circular guide and two accesses 115 and 116 in rectangular guide, the second access 116 being aligned with the circular guide 114, a reflective plate 117 being disposed between the level of the first access 115 and the second access 116.
  • This duplexer therefore serves to group these two linear polarizations orthogonal vertical and horizontal: If a bipolar wave arrives by the entry of the circular guide 114, the wave with horizontal polarization strikes the reflective plate 117 which is parallel to it. It is reflected and passes through the first port 115 while the vertically polarized wave normally crosses (and perpendicularly) the reflective plate 117 and arrives at the second port 116.
  • the reciprocity is as follows: a wave arriving through the first port 115 reflects on the reflecting plate 117 and leaves through the circular guide 114.
  • the second access 116 is in a way "balanced" because the wave coming from this access attacks the circular guide 114 from the center. While the first access 115, attacking the circular guide 114 from the edge, is rather “asymmetrical” and unbalanced.
  • a lens 119 is located at the opening of the corrugated horn 118. Its role is to transform the spherical wave coming from the corrugated horn into a plane wave. It is of "dish-dish” shape, the hearth of this lens 119 being merged with the phase center 0 of the corrugated horn 118. It is made of dielectric material, for example polytetrafluoroethylene or "teflon".
  • the current high-performance cassegrain antennas can have main 110 and auxiliary 111 reflectors, with "shaped" profiles, that is to say, deformed in such a way that the phase d the reflected illumination of the main reflector 110 becomes practically very low (a few degrees instead of several tens of degrees), and that the amplitude reflected by the sub-reflector 111 is uniform.
  • the profile of the main reflector 110 must be paraboloidal due to the centrifugation technique. A "deformed" or shaped profile cannot therefore be obtained by this centrifugation.
  • the sub-reflector 111 which, being machined in the mass, can be shaped by changing the profile. The efficiency of this antenna is around 0.65 / 0.70.
  • the two reflectors 110, 111 can be kept as described above and in addition use such a lens 119 "shaped" in profile, by modifying its phase diagram to allow illumination of the main reflector 110 as close to equiphase illumination as possible.
  • the efficiency in this case will increase a little more, being around 0.67 - 0.72, that is to say that for a main reflector 110 centrifuged, and a sub-reflector 111 shaped, the lens 19 undergoes a conformation such that, for the waves emitted or received by the main reflector 110, it is practically equivalent to a conformation of this main reflector 110.
  • Such a variant of the antenna according to the invention can therefore be produced in particular in two ways - the first including: . a main reflector 110 centrifuged with a necessarily paraboloidal profile, . a sub-reflector 111 machined in the mass with a shaped profile but this solution corresponds to a "half conformation". - the second including . a main reflector 110 which is centrifuged and therefore has a paraboloid profile, . a sub-reflector 111 machined in the mass with a shaped profile, . and in addition a lens 119 with a profile shaped in phase.
  • the support of the sub-reflector 111 is constituted by four strands 120 (or arms) positioning and supporting this sub-reflector 111 with precision. They are advantageously placed "crosswise". These four arms 120 are fixed on the circumference of the main reflector 110. In this way the profile of the latter keeps a perfect paraboloidal continuity and is therefore not modified at the places where the four arms are fixed, as in the antennas of the known art. Likewise, the "cross" and not "X" profile of these four arms makes it possible not to influence the counter-polarization whose field is concentrated at 45 ° from the vertical and horizontal axes.
  • each arm 120 is preferably triangular (isosceles triangle), the apex looking at the paraboloidal face of the main reflector 110. In this way, any reflection of the radiated field on the four arms 120 will be minimized; which contributes to the contra-polar decrease.
  • the first access 115 is obtained by a "magic T" whose two arms 122 and 123 join two rectangular accesses 124 and 125 (of dimension of the waveguide) diametrically opposite on the circumference of the circular guide 114. This device is balanced.
  • the corrugated horn can be "folded" using a 45 ° plane as shown in FIG. 10, the horn being in a vertical position.
  • a spherical wave ⁇ 1 is formed at the opening of the horn 118. It is transformed into a plane wave ⁇ 2 after passing through the lens 119. This last wave ⁇ 2 after reflection on the paraboloidal sub-reflector 111, becomes a spherical wave ⁇ 3 which, reflecting on the main paraboloidal reflector 110, becomes a plane wave ⁇ 4 at the outlet of the antenna.
  • a plane wave ⁇ 4 coming from infinity is reflected on the main paraboloidal reflector 110. It becomes a spherical wave ⁇ 3 after reflection and strikes the paraboloidal sub-reflector 111. At the exit it becomes a plane wave ⁇ 2 which strikes the lens 119 . The latter transforms it into a spherical wave ⁇ 1 which propagates in the corrugated horn 118 and exits through the ports of the polarization duplexer 113.
  • - Frequency band 6.43 - 7.11 GHz
  • - Focal / diameter ratio 0.45
  • - Main reflector 110 manufactured by centrifugation this reflector being, for example, obtained by centrifugation of a plastic material then by deposition of a layer of metal: for example by shooping (or projection with a flame gun of a molten metal) a zinc layer of a few tens of micrometers, - Sub-reflector 111 manufactured by mass machining, for example in a metal such as aluminum; - Profile tolerance of the reflectors: ⁇ 0.1 mm; - Primary source 112: corrugated horn with exponential profile, opening 0.60 m in diameter and 0.90 m long; Lens 119 in the opening of the horn: 0.60 m in diameter; - Four
  • the primary source 112 may be square, rectangular or circular, respectively supplied by a waveguide of square, rectangular or circular section.
  • the sub-reflector 111 may not be confocal with the main reflector 110, but may be hyperboloidal or ellipsoidal.
  • the primary source is a horn not equipped with a lens.
  • the antenna efficiency is, in this case, lower but the characteristics remain very good thanks to the centrifugal main reflector.

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Abstract

La présente invention se rapporte à une antenne à réflecteur de révolution comprenant au moins un réflecteur de révolution, réalisé en un matériau ayant une phase liquide et une phase solide et obtenu par centrifugation du matériau dans sa phase liquide, passé ultérieurement dans sa phase solide. Application dans tout domaine où un réflecteur parabolique de très grande précision de surface est nécessaire.

Description

    Antenne à réflecteur de révolution
  • L'invention se rapporte à une antenne à réflecteur de révolution.
  • Une telle antenne peut être de plusieurs types : ce peut être tout d'abord une antenne monoréflecteur.
  • Ainsi comme décrit dans l'ouvrage de M. Nhu BUI HAI, intitulé "Antennes micro-ondes" (Masson, 1978), une antenne de ce type, dont le réflecteur est illuminé par une source primaire placée au niveau focal, est couramment utilisée dans les bandes supérieures à 400 MHz.
  • Une telle antenne comprend un réflecteur, généralement de révolution, et une source primaire généralement de type cornet lorsque la longueur d'onde de fonctionnement est centimétrique, et de type dipole avec réflecteur lorsqu'elle est décimétrique.
  • Pour un réflecteur paraboloïdal de révolution de tolérance de surface d'environ ± λ /16, λ étant la longueur d'onde de travail, et une source primaire du type cornet, le rendement d'une telle antenne se situe entre 0,45 et 0,55.
  • Un des facteurs principaux modifiant considérablement le rendement de l'antenne réside dans la perte du gain due aux tolérances de surface du réflecteur paraboloïdal de révolution. C'est ainsi qu'une tolérance de surface de ± λ /16 fait perdre environ 0,4 dB et fait remonter le niveau diffus du rayonnement d'environ 15 dB.
  • La présente invention consiste à réduire considérablement ces influences.
  • Une telle antenne peut également être une antenne à optique cassegrain.
  • Les antennes à optique cassegrain à réflecteurs de révolution sont bien connues. Elles comprennent un réflecteur principal de type paraboloïdal, un sub-réflecteur de forme soit hyperboloïdale soit ellipsoïdale, et une source primaire.
  • Leurs performances sont les suivantes :
    - en co-polarisation : - niveau du premier lobe secondaire de l'ordre de -16dB/maximum ;
    - rendement de l'ordre de 0,55 - 0,65 ;
    - niveau des lobes lointains -5 à - 15dB en dessous du niveau isotropique.
    - en contra-polarisation : - niveau dans l'axe : de l'ordre de - 35dB
    - niveau au plus haut : -22 à -30dB/maximum.
  • En supposant que la source primaire ait de très bonnes performances (cornet du type corrugué à profil exponentiel par exemple), les performances d'une antenne cassegrain dépendent essentiellement des qualités mécaniques des réflecteurs, soient :
    - précision des profils du réflecteur principal et du sub-réflecteur,
    - précision du positionnement relatif entre les deux réflecteurs,
    - forme, quantité et précision de positionnement des brins du support du sub-réflecteur.
  • Plus ces performances sont mauvaises, moins sont bonnes les performances rayonnantes de l'antenne : Ainsi, pour une tolérance du profil ε comparée à la longueur d'onde λ, soit le rapport ε/λ, d'environ ± 1/20, les performances d'une antenne cassegrain à réflecteurs de révolution sont telles que citées précédemment.
  • Pendant la période où seuls les faisceaux hertziens analogiques étaient utilisés, ces performances correspondaient aux besoins. Depuis l'emploi des faisceaux hertziens numériques, les performances en contra-polarisation deviennent cruciales. Elles sont fonction en particulier de la qualité de la modulation : 4, 16, 64 ou 256 QAM ("quadrature amplitude modulation").
  • Ainsi pour une modulation donnée on peut avoir, par exemple, une valeur de la contra-polarisation correspondante, comme suit :
    16 QAM→-22 à -32dB/maximum
    64 QAM→-28 à -38dB/maximum
    256 QAM→-35 à -45dB/maximum.
  • Par conséquent, déjà pour les faisceaux hertziens numériques à 64 QAM, il est nécessaire de sélectionner les éléments constituants de l'antenne pour que la contra-polarisation soit plus basse que celle des antennes existantes. Mais pour les faisceaux hertziens numériques de 256 QAM, les performances contra-polaires des antennes existantes sont nettement insuffisantes.
  • De plus, dans le but d'augmenter le rendement d'illumination d'une antenne cassegrain à réflecteurs de révolution, on cherche à rendre la distribution d'amplitude dans l'ouverture uniforme et équiphase, tout en continuant à n'utiliser qu'une source primaire dont l'illumination est dégressive. Pour ce faire, on définit de nouveaux profils de réflecteurs, dit profils "conformés" : pseudo-paraboloïdal pour le réflecteur principal et pseudo-hyperboloïdal pour le subréflecteur. La "conformation" du profil de ce dernier permet de rendre uniforme l'illumination du réflecteur principal et la "conformation" du réflecteur principal permet de rendre équiphase l'illumination dans l'ouverture de l'antenne. Mais dans le cas d'un subréflecteur pseudo-hyperboloïdal, la source, qui doit être placée au foyer situé entre le réflecteur principal et le subréflecteur, constitue un certain masque pour les ondes émises ou reçues par l'antenne.
  • L'invention a donc pour objet de résoudre également ces différents problèmes.
  • Elle propose, donc une antenne à réflecteur de révolution, caractérisée en ce que ce réflecteur est réalisé en un matériau ayant une phase liquide et une phase solide et en ce qu'il est obtenu par centrifugation du matériau dans sa phase liquide, passé ultérieurement dans sa phase solide.
  • Une telle antenne à réflecteur centrifugé permet de gagner :
    - environ 0,3 dB sur le gain ;
    - une dizaine de décibels sur le niveau diffus du rayonnement ;
    - un niveau contra-polaire abaissé d'environ 10 à 15 décibels ;
    - ces performances étant obtenues avec la même source primaire.
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
    • - les figures 1 et 2 illustrent schématiquement une première variante d'une antenne selon l'invention respectivement en coupe longitudinale et en vue de face ;
    • - la figure 3 illustre la première variante de l'invention représentée à la figure 1, avec adjonction d'éléments complémentaires,
    • - les figures 4 et 5 illustrent des courbes représentatives de la première variante de l'antenne de l'invention,
    • - la figure 6 illustre une vue en coupe longitudinale partielle d'une seconde variante de l'antenne selon l'invention,
    • - la figure 7 illustre une vue de face de la seconde variante de l'antenne selon l'invention,
    • - les figures 8 et 9 illustrent une variante du duplexeur de polarisation de la seconde variante de l'antenne selon l'invention avec, respectivement, une vue de face et une vue de côté,
    • - la figure 10 illustre une variante de la source de la seconde variante de l'antenne selon l'invention,
    • - la figure 11 illustre le fonctionnement de la seconde variante de l'antenne selon l'invention.
  • Une première variante de l'antenne de l'invention, représentée sur les figures 1 et 2 est une antenne monoréflecteur comportant une source primaire 10 ici unipolaire avec une bride d'accès 11, et un réflecteur 12 obtenu par centrifugation d'un matériau dans une forme liquide qui a été ensuite solidifiée. La source 10 est maintenue en place par des bracons supports 13, dont la section peut être triangulaire, le sommet du triangle regardant la face concave paraboloïdale du réflecteur 12.
  • L'invention consiste donc à remplacer le réflecteur paraboloïdal de révolution classique, fabriqué soit en stratifié de verre soit en métal, par un réflecteur paraboloïdal de tolérance de surface extrêmement faible obtenu par centrifugation d'un matériau sous forme liquide tel que du plastique fondu, ou du métal (cuivre ou aluminium par exemple) en fusion.
  • Lorsque le réflecteur est obtenu par centrifugation d'un matériau plastique (polyester par exemple), il reçoit ensuite le dépôt d'une couche de métal (par exemple le shoopage d'une couche de zinc de quelques dizaines de micromètres).
  • Le rayon de courbure et la focale d'un tel réflecteur dépendent de la vitesse de centrifugation. La tolérance d'un réflecteur ainsi obtenu est de l'ordre de 0,1 mm.
  • Comme représenté à la figure 3, on peut utiliser une antenne monoréflecteur montée avec une couronne 15 équipée d'absorbant et recouverte d'un radôme plat 16 de manière à obtenir, d'une part, une meilleure résistance aux vents et, d'autre part, un niveau de rayonnement à partir d'environ 80° de l'axe, du maximum plus bas d'une dizaine à une quinzaine de décibels. Une telle variante permet d'améliorer les performances radio- électriques de l'antenne de l'invention.
  • Comme représenté également sur la figure 3, pour augmenter encore les performances en contra-polarisation, les bracons supports 13 de la source primaire sont enrobés d'un absorbant hyperfréquence 17. Suivant les zones angulaires considérées, le niveau du rayonnement contra­polaire peut ainsi baisser de quelques décibels à une dizaine de décibels.
  • Avantageusement le remplacement, dans une antenne, d'un réflecteur paraboloïdal classique par un réflecteur paraboloïdal centrifugé selon l'invention de même diamètre et de même focale ne change pas le système de fixation et de montage. Seules sont changées les performances radioélectriques qui sont nettement meilleures.
  • Pour profiter de l'augmentation des performances contra-polaires, on peut avantageusement utiliser une source primaire de type cornet corrugué.
  • Dans un exemple de réalisation, on peut considérer une antenne à réflecteur paraboloïdal centrifugé illuminé par une source primaire placée au foyer telle que :
    - diamètre de l'antenne : 3,60 m ;
    - rapport focale/diamètre : 0,43 ;
    - tolérance de surface du réflecteur centrifugé : ≦ ± 0,1 mm ;
    - bande de fréquence : 5,925 - 6,425 GHz.
  • On obtient une courbe 20 représentative de l'enveloppe du diagramme de rayonnement en co-polarisation soit E = f(ϑ) ( ϑ angle en degrés) représentée à la figure 4, comparée à la même courbe 21 obtenue pour une antenne utilisant un réflecteur paraboloïdal classique, NI étant le niveau isotropique.
  • On obtient également une courbe 22 représentative de l'enveloppe du diagramme de rayonnement en contra-polarisation : E′ = f(ϑ) représentée à la figure 5, comparée à la même courbe 23 obtenue par une antenne utilisant un réflecteur paraboloïdal classique.
  • Une seconde variante de l'antenne de l'invention porte sur une antenne à optique cassegrain, telle que représentée sur la figure 6, comprenant :
    - deux réflecteurs paraboloïdaux confocaux 110 et 111, possédant le même rapport focale/diamètre : soit f d
    Figure imgb0001
     = F D
    Figure imgb0002
    . Le réflecteur principal 110 est obtenu par la technique dite de "centrifugation" définie précédemment, soit en utilisant du métal (cuivre ou aluminium), soit en réalisant le dépôt d'une couche métallique 126 sur du polyester par exemple. Le sub-réflecteur 111 peut être obtenu par usinage dans la masse. La précision des profils paraboloïdaux est ainsi excellente : inférieure à ± 0,1 mm crête-à-crête. Elle est à comparer à celle des réflecteurs existants fabriqués soit en moulage en statifié polyester soit en redressage métallique ou par "embouti" ; elle est en général supérieure au millimètre pour des diamètres de réflecteurs de quatre mètres. Ce paramètre contribue pour une grande part à la diminution des valeurs en contra-polarisation.
    - Une source primaire 112 de type cornet corrugué à profil exponentiel 118. Elle est définie pour avoir un centre de phase 0 le plus stationnaire possible ce qui permet, dans une large bande de fréquence, de maintenir ses excellentes performances contra-polaires. Un duplexeur de polarisation 113 est disposé à l'extrémité libre du cornet corrugué 118.
  • Ce duplexeur de polarisation 113, fonctionnant suivant deux polarisations orthogonales verticale et horizontale, comporte une partie 114 en guide circulaire et deux accès 115 et 116 en guide rectangulaire, le second accès 116 étant aligné avec le guide circulaire 114, une plaque réflectrice 117 étant disposée entre le niveau du premier accès 115 et le second accès 116.
  • Ce duplexeur sert donc à grouper ces deux polarisations linéaires orthogonales verticale et horizontale : Si une onde bipolaire arrive par l'entrée du guide circulaire 114, l'onde à polarisation horizontale frappe la plaque réflectrice 117 qui lui est parallèle. Elle se réfléchit et passe dans le premier accès 115 tandis que l'onde à polarisation verticale traverse normalement (et perpendiculairement) la plaque réflectrice 117 et arrive au deuxième accès 116. La réciprocité est la suivante : une onde arrivant par le premier accès 115 se réfléchit sur la plaque réflectrice 117 et sort par le guide circulaire 114. Le deuxième accès 116 est en quelque sorte "équilibré" car l'onde venant de cet accès attaque le guide circulaire 114 par le centre. Tandis que le premier accès 115, attaquant le guide circulaire 114 par le bord, est plutôt "dissymétrique" et non équilibré.
  • Une lentille 119 se trouve à l'ouverture du cornet corrugué 118. Elle a pour rôle de transformer l'onde sphérique issue du cornet corrugué en une onde plane. Elle est de forme "parabole-plate", le foyer de cette lentille 119 étant confondu avec le centre de phase 0 du cornet corrugué 118. Elle est réalisée en matériau diélectrique par exemple en polytétrafluoréthylène ou "téflon".
  • Mais les antennes cassegrain actuelles de grand rendement (environ 0,70/0,75) peuvent avoir des réflecteurs principal 110 et auxiliaire 111, à profils "conformés", c'est-à-dire, déformés de telle manière que la phase d'illumination réfléchie du réflecteur principal 110 devienne pratiquement très faible (quelques degrés au lieu de plusieurs dizaines de degrés), et que l'amplitude réfléchie par le sub-réflecteur 111 soit uniforme. Or dans l'antenne selon l'invention, le profil du réflecteur principal 110 doit être paraboloïdal de part la technique de centrifugation. Un profil "déformé" ou conformé ne peut donc être obtenu par cette centrifugation. Par contre, le sub-réflecteur 111 qui, étant usiné dans la masse, peut être conformé par changement du profil. Le rendement de cette antenne se situe à environ 0,65/0,70.
  • Dans cette variante pour obtenir une antenne avec un rendement meilleur, on peut conserver les deux réflecteurs 110, 111 tels que décrit précédemment et utiliser de plus une telle lentille 119 "conformée" en profil, en modifiant son diagramme de phase pour permettre une illumination du réflecteur principal 110 aussi proche d'une illumination équiphase que possible. Le rendement dans ce cas augmentera encore un peu, se situant vers 0,67 - 0,72, c'est-à-dire que pour un réflecteur principal 110 centrifugé, et un sub-réflecteur 111 conformé, la lentille 19 subit une conformation telle que, pour les ondes émises ou reçues par le réflecteur principal 110, elle soit pratiquement équivalente à une conformation de ce réflecteur principal 110. Une telle variante de l'antenne selon l'invention peut donc être réalisée notamment de deux façons - la première comprenant :
    . un réflecteur principal 110 centrifugé avec un profil nécessairement paraboloïdal,
    . un sub-réflecteur 111 usiné dans la masse à profil conformé mais cette solution correspond à une "conformation à moitié".
    - la seconde comprenant
    . un réflecteur principal 110 centrifugé et donc à profil paraboloïdal,
    . un sub-réflecteur 111 usiné dans la masse à profil conformé,
    . et en plus une lentille 119 à profil conformé en phase.
  • Comme représenté sur les figures 6 et 7 le support du sub-réflecteur 111 est constitué par quatre brins 120 (ou bras) positionnant et supportant ce sub-réflecteur 111 avec précision. Ils sont avantageusement placés "en croix". Ces quatre bras 120 sont fixés sur la circonférence du réflecteur principal 110. De cette manière le profil de ce dernier garde une parfaite continuité paraboloïdale et n'est donc pas modifié aux endroits où les quatre bras se fixent, comme dans les antennes de l'art connu. De même, le profil "en croix" et non pas "en X" de ces quatre bras permet de ne pas influencer la contra-polarisation dont le champ se trouve concentré à 45° des axes vertical et horizontal. De plus, la section de chaque bras 120 est de préférence triangulaire (triangle isocèle), le sommet regardant la face paraboloïdale du réflecteur principal 110. De cette manière, toute réflexion du champ rayonné sur les quatre bras 120 sera minimisée ; ce qui contribue à la diminution contra-polaire.
  • Dans une variante du duplexeur, comme représentée aux figures 8 et 9, le premier accès 115 est obtenu par un "T magique" dont les deux bras 122 et 123 rejoignent deux accès rectangulaires 124 et 125 (de dimension du guide d'onde) diamètralement opposés sur la circonférence du guide circulaire 114. Ce dispositif est équilibré.
  • Pour éviter l'encombrement de la source primaire 112, on peut "plier" le cornet corrugué à l'aide d'un plan à 45° comme représenté sur la figure 10, le cornet étant en position verticale.
  • En fonctionnement, tel que schématisé sur la figure 11, si l'on considère l'émission, une onde sphérique Σ 1 se forme à l'ouverture du cornet 118. Elle est transformée en onde plane Σ 2 après avoir traversé la lentille 119. Cette dernière onde Σ 2 après réflexion sur le sub-réflecteur 111 paraboloïdal, devient une onde sphérique Σ3 qui, se réfléchissant sur le réflecteur principal paraboloïdal 110, devient une onde plane Σ 4 à la sortie de l'antenne.
  • Le principe de réprocité pour la réception est bien entendu valable. Une onde plane Σ 4 venant de l'infini se réfléchit sur le réflecteur principal paraboloïdal 110. Elle devient une onde sphérique Σ3 après réflexion et frappe le sub-réflecteur paraboloïdal 111. A la sortie elle devient une onde plane Σ2 qui frappe la lentille 119. Cette dernière la transforme en une onde sphérique Σ 1 qui se propage dans le cornet corrugué 118 et sort par les accès du duplexeur de polarisation 113.
  • Dans un exemple de fonctionnement de cette seconde variante, on considère les valeurs suivantes :
    - Bande de fréquence : 6,43 - 7,11 GHz ;
    - Diamètre du réflecteur principal 10 : D = 4 m ;
    - Diamètre du sub-réflecteur 11 : d =0,60 m ;
    - Rapport focale/diamètre : 0,45 ;
    - Réflecteur principal 110 fabriqué par centrifugation : ce réflecteur étant, par exemple, obtenu par centrifugation d'un matériau plastique puis par dépôt d'une couche de métal : par exemple par shoopage (ou projection avec pistolet à flamme d'un métal fondu) d'une couche de zinc de quelques dizaines de micromètres,
    - sub-réflecteur 111 fabriqué par usinage dans la masse, par exemple dans un métal tel que l'aluminium ;
    - Tolérance de profil des réflecteurs : ± 0,1 mm ;
    - Source primaire 112 : cornet corrugué à profil exponentiel, d'ouverture 0,60 m de diamètre et de 0,90 m de long ;
    Lentille 119 dans l'ouverture du cornet : 0,60 m de diamètre ;
    - Quatre bras 120 supports de section triangulaire, fixés sur la circonférence du réflecteur principal "en croix" ;
    - Valeur contra-polaire : mieux que 42 dB ;
    - Rendement : meilleur que 0,65.
  • Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention.
  • Ainsi la source primaire 112 peut être de forme carrée, rectangulaire ou circulaire, alimentée respectivement par un guide d'onde de section carrée, rectangulaire ou circulaire.
  • Ainsi le sub-réflecteur 111 peut ne pas être confocal avec le réflecteur principal 110, mais peut être hyperboloïdal ou ellipsoïdal. Dans ces deux cas la source primaire est un cornet non équipé de lentille. Le rendement de l'antenne est, dans ce cas, plus faible mais les caractéristiques demeurent très bonnes grâce au réflecteur principal centrifugé.

Claims (21)

1/ Antenne à réflecteur de révolution comprenant au moins un réflecteur de révolution, caractérisée en ce que ce réflecteur (12) est réalisé en un matériau ayant une phase liquide et une phase solide et en ce qu'il est obtenu par centrifugation du matériau dans sa phase liquide, passé ultérieurement dans sa phase solide.
2/ Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ce matériau est du plastique.
3/Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'après centrifugation, le plastique reçoit un dépôt métallique.
4/ Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que ce dépôt métallique est un shoopage de zinc.
5/ Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ce matériau est du métal.
6/ Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une source (10) maintenue par des bracons supports (13).
7/ Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que la section de chaque bracon (13) est triangulaire, le sommet du triangle regardant la face concave paraboloïdale du réflecteur (12).
8/ Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que ces bracons (13) sont enrobés d'un absorbant hyperfréquence.
9/ Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le réflecteur (12) est équipé d'une couronne (15) avec absorbant hyperfréquence équipée d'un radôme (16).
10/ Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend deux réflecteurs de révolution (110, 111) et une source (112), le réflecteur principal (110) étant un réflecteur paraboloïdal obtenu par centrifugation.
11/ Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'une lentille (119) est disposée à l'ouverture de la source (112).
12/ Antenne selon la revendication 11, caractérisée en ce que la lentille (119) a un profil conformé.
13/ Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend deux réflecteurs paraboloïdaux (110, 111) confocaux, c'est-à-dire de même rapport focale/diamètre.
14/ Antenne selon la revendication 13, caractérisée en ce que le rapport focale/diamètre des deux réflecteurs est d'environ 0,45.
15/ Antenne selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisée en ce que le sub-réflecteur (111) a un support constitué de quatre bras (120) placés en croix, fixés sur la circonférence du réflecteur principal (110).
16/ Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce que la source est de type cornet corrugué à profil exponentiel (118).
17/ Antenne selon la revendication 16, caractérisée en ce que le cornet corrugué (118) est plié à l'aide d'un plan 45°.
18/ Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce que le sub-réflecteur (111) est un réflecteur paraboloïdal usiné dans la masse.
19/ Antenne selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisée en ce qu'un duplexeur de polarisation est disposé à l'extrémité libre du cornet corrugué (118).
20/ Antenne selon la revendication 19, caractérisée en ce que le duplexeur de polarisation (113) comporte une partie en guide circulaire (114) et deux accès (115 et 116) en guide rectangulaire, le second accès (116) étant aligné avec le guide circulaire (114), une plaque réflectrice (117) étant disposée entre le niveau du premier accès et le second accès.
21/ Antenne selon la revendication 20, caractérisée en ce que le premier accès (115) est obtenu par un "T magique" (121) dont les deux bras (122, 123) rejoignent deux accès rectangulaires (124, 125) diamètralement opposés sur la circonférence du guide circulaire (114).
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