EP0638956B1 - Antenne active à balayage électronique en azimut et en élévation, en particulier pour l'imagerie hyperfréquence par satellite - Google Patents

Antenne active à balayage électronique en azimut et en élévation, en particulier pour l'imagerie hyperfréquence par satellite Download PDF

Info

Publication number
EP0638956B1
EP0638956B1 EP19940401772 EP94401772A EP0638956B1 EP 0638956 B1 EP0638956 B1 EP 0638956B1 EP 19940401772 EP19940401772 EP 19940401772 EP 94401772 A EP94401772 A EP 94401772A EP 0638956 B1 EP0638956 B1 EP 0638956B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sources
reflector
collector
antenna
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19940401772
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0638956A1 (fr
Inventor
Régis Lenormand
Charles Villemur
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 Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Nokia Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel SA, Nokia Inc filed Critical Alcatel SA
Publication of EP0638956A1 publication Critical patent/EP0638956A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0638956B1 publication Critical patent/EP0638956B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure
    • 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
    • H01Q19/192—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 with dual offset reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
    • H01Q25/008—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device lens fed multibeam arrays

Definitions

  • the field of the invention is that of antennas active with electronic scanning, and more particularly antennas whose effective opening must be wide by relation to the dimensions of the network of elementary sources radiating.
  • Such an antenna is generally constituted a reflector of an appropriate shape, illuminated by a network of elementary sources including the relative phases can be controlled to direct the beam around of an average direction.
  • the invention will be particularly adapted to obtain decisive advantages when applied in the field of antennas on board satellite, for example for imaging applications radar.
  • the invention can also be used on board airplanes or any other aircraft for applications radar imagery.
  • the antenna according to the invention can also be suitable for terrestrial applications which require an electronic scan along one or two orthogonal axes.
  • the satellite orbit parameters do not allow not to fly over a specific place at a given time; the observation of a given place must wait until the satellite is above this place.
  • the antenna of a SAR radar must be orientable to aim at the desired place, even if it is slightly offset from the satellite position.
  • the sighting directions are defined relative to the trajectory from the satellite: the azimuth in the orbit plane, that is to say in front of and behind the vertical; and the elevation in a plane perpendicular to the plane of the orbit and the trajectory of the satellite, that is to say the target lateral on each side of the orbit plane.
  • the beam of electromagnetic radiation is electronically orientable, without physical displacement of the antenna relative to the platform, whether it's a satellite or aircraft.
  • SAR SAR
  • several antenna performance parameters are particularly critical, particularly with regard to radiation pattern.
  • the antenna design is pushed into the sense of very weak side lobes, in any case good less than -20 dB compared to the main lobe, and one lobe main narrow with steep sides.
  • scanning beam electronics these qualities must be kept to avoid possible degradation of the image quality.
  • this finesse of control is obtained by sampling relatively thin on the network surface.
  • Each network sample consists of one or more radiating elements, and the phase characteristic of the wave emitted or received by this sample is adjusted by a microwave phase shifting equipment.
  • a radiation array antenna direct that meets system specifications on-board microwave radar imagery circulating around the earth in low orbit, typically a radiant surface of the order of 200 x 500 cm and a number of samples of the order of 4000.
  • phase shifters are variable phase shifters, so you have to provide 8000 control circuits to carry out the beam shape and electronic scanning as well as a electronic order calculation and addressing for calculate and then apply the appropriate values to phase shifters in order to obtain the appropriate parameters of the beam.
  • a reflector antenna In the case of a radar on board a satellite in orbit low, the antenna scanning ranges are a few degrees in azimuth, and a few tens of degrees in elevation. These parameters lead to the use of a reflector having a cylindro-parabolic shape with its generators substantially perpendicular to the direction instantaneous movement of the satellite. The difference between the extent of the azimuth and elevation, as well as the cylindro-parabolic shape of the reflector, introduce an asymmetry between the measurements to take to ensure the azimuth scan, on the one hand, and elevation scanning, on the other hand. Although the means employees in both cases are similar, for clarity from the discussion that follows we will deal with these two meanings orthogonal scan separately.
  • the relative provision of the emitting source and the reflector on board the satellite is usually of a so-called "offset" geometry, according to which the emitting source, which is substantially at the focus of the reflector, is offset from the beam finally radiated after reflection on this cylindro-parabolic reflector.
  • a cylindro-parabolic reflector antenna 5 including the offset plan, in which is carried out the azimuth scan, is the plane which contains the line and curve drawn in dotted lines.
  • a linear network of sources elementary (1,2,3,4) with the straight line which connects the geometric centers of these sources arranged in the same plane as the line and curve drawn in dotted lines.
  • the main transmitting (or receiving) source considered is source 1, constituted for example by a horn placed on the focal line (not shown) of the reflector 5.
  • This source 1 is supplied by via an A1 amplifier with adjustable gain, as well than an adjustable phase shifter D1.
  • This source 1 taken in isolation normally appears, on both sides the main lobe, two parasitic secondary lobes at -17 dB that it is necessary to delete in the case of a mission SAR.
  • This removal of side lobes is performed by the use of two other sources (2,3) which are arranged on either side of the main source 1.
  • These two sources are also supplied via an adjustable amplifier and phase shifter, respectively A2, D2, A3, D3. They are each slightly deviated from the pointing direction from main source 1, and more specifically they are pointed respectively in the direction of the two lobes secondary on either side of the main lobe of the main source 1.
  • Adjustable phase shifters and amplifiers A2, D2, A3, D3 of this known device are adjusted to give these secondary sources 2, 3 an amplitude of -17 dB compared at main source 1, but in phase opposition with the main radiation lobe of the latter, so as to cancel these side lobes by destructive interference.
  • source 3 At nominal power at source main, and sources 1 and 4 with an amplitude of -17 dB and in phase opposition to cancel the lobes secondary source 3.
  • the displacement of the axis of the radiation emitted towards the reflector results in a depointing according to an azimuth angle determined by the relative geometry of the sources and the reflector.
  • This device is capable of transmitting (or receiving) the radar beam under the conditions required for the SAR mission, however there are still some issues that are concerns for radars on board platforms airborne or spaceborne.
  • a reflector antenna of the known art is partially and schematically represented on the figure 2. Only the parts necessary to obtain the elevation scan are shown in this figure 2.
  • the elevation scan must be possible on an area of several dozen openings to beam half power to provide ground coverage desired between two successive traces of passage of the satellite around the surface of the earth.
  • the non-deflected beam is represented by the lines 22,21,23,24 which are directed parallel to the reflector 5.
  • the radiation from the source 4, according to line 24, is not useful because not reflected by the reflector 5. It is therefore necessary to give a power null (using the A4 amplifier, for example) at this source when it comes to radiating in this direction.
  • this active network 6 then comprises a source additional 4, aligned with the other three and it also associated with an adjustable amplifier and phase shifter A4, D4. As mentioned above, this source 4 will only powered only in the case of a depointing.
  • the A4 amplifier is set to a non-zero gain, and the gain of amplifier A2 is set to a value nothing.
  • amplifiers must work in a very wide gain range, which is detrimental from the point of view of mass and energy efficiency, therefore power consumption and heat dissipation.
  • the antenna described in this document has two parabolic reflectors and an electromagnetic lens arranged in their common home. This structure is arranged in a periscopic configuration which reduces the dimensions of the active network 6.
  • the lens electromagnetic allows to dissociate the radio constraints necessary to ensure required antenna performance, that of mechanical locations of the elements constituting the antenna.
  • fine adjustment phase shifters installed at the within this electromagnetic lens allow to adjust parameters of the emitted beam to ensure that the better the direct line telecommunications mission.
  • over-the-air telecommunications microwave occurs in direct line of sight between a transmitting antenna and a remote receiving antenna. The direction of radiation is fixed according to this line of sight direct, so the antenna described by this document is not able to fulfill the SAR mission described above.
  • the two faces of said lens are parallel.
  • the two faces of said radio lens are not not parallel.
  • the network collector is smaller than the network primary, although both networks have the same number of sources. According to one characteristic, the sources of the collector network are smaller than the sources of the primary network.
  • transmit antennas are also strictly transferable, provided the power flow is reversed in the device, to receiving antennas.
  • the same physical device will generally called upon to fulfill the two emission roles and reception ; however, it is necessary to plan two chains amplification, one to provide amplification of power required for transmission, and the other for amplify the very weak signals received after reflection from the signal from the radar target.
  • the treatment of both channels, reception and transmission is perfectly symmetrical except for this detail, and for the clarity of the description which follows, it suffices to describe only the path transmission, knowing that the inversion in reception channel can be unambiguously deduced therefrom by those skilled in the art.
  • Such an antenna uses the periscope principle optical, and it includes an active network 6, of dimensions reduced compared to an active direct radiation network capable of providing the same beam dimensions, by example section D radiated by the double antenna "offset" configuration reflectors.
  • the beam 10 of section "d" which is radiated by the network active 6 is normally reflected by a first reflector cylindro-parabolic 7 called “auxiliary reflector”, which concentrates in his home, which in a Gregory antenna classic, coincides with the focus of the second reflector 5 says “main reflector”.
  • auxiliary reflector a first reflector cylindro-parabolic 7 which concentrates in his home, which in a Gregory antenna classic, coincides with the focus of the second reflector 5 says “main reflector”.
  • the beam after reflection and concentration by the auxiliary reflector 7 propagates by diverging to illuminate the main reflector 5 from where it is reflected in a beam 11 of section D in parallel rays.
  • the antenna is called "offset" because of the offset between the beam 10 emitted by the network of sources elementary 6, and the beam 11 finally radiated.
  • the elements of the Gregory antenna which have just been described are conventional.
  • the antenna according to the invention is distinguished by the special characteristics which will now described.
  • phase shifters 8 serve well known, to point out at will the direction of the beam 10 emitted by the active network 6.
  • These phase shifters are tracked power amplifiers 9 in the case of an antenna with emission, which, unlike amplifiers A1, A2, A3, A4 of figure 1, are amplifiers that work all with a fixed and predetermined gain.
  • the "small" receiving sources of the collector 13 are correspond one by one, geographically homothetic, with the "large” re-emitting sources of the primary network 15, i.e. the distributions respective of these sources are the same on each network 13, 15.
  • a source of the collector 13 is connected to the source geographically corresponding to the primary network 15 by via a connector 16.
  • Other phase shifters adjustable can be provided inside the lens between the collector 13 and the primary network 15 (marked 18 in Figure 4).
  • the primary network 15 is positioned in the plane focal point of the focal point F 'of the reflector 5, while the collector 13 is placed in the focal plane of the focal point F of the reflector 7.
  • the collector 13 is, in the example of this figure, in is quite close to the primary network 15 and, in first approximation, the two dishes 7 and 5 can be considered confocal, as in the Gregory antenna classic.
  • the connection between the collector 13 and the primary network 15 allows flexibility of arrangement of the collector 13 and the primary network 15, which can be moved away from each other, or arranged in a non-parallel configuration (not shown).
  • the beams 10,14,17, and 11 are as shown in FIG. 3.
  • the characteristics of the lens 12, and in particular the relative dimensions of the sources of the collector 13 and the primary network 15, are such that the conditions amplitudes and phases mentioned above are respected for the sources of the primary network: considering (figure 1) a source 1 assumed for example at the point marked F 'on the primary network of FIG. 3, this source is associated, on both sides, at two depointed sources 2 and 3 which are in phase and re-emitting at 17 dB below, so that ultimately the two parasitic side lobes of the source 1, at the point marked F ', are compensated for and therefore practically erased.
  • the auxiliary reflector 7 reflects a beam 14 which is itself also devoid of his initial focal task. he no longer focuses on the point marked F 'but on a neighboring source which will therefore collect a maximum of energy whereas the source located at the aforementioned point F now goes collect much less energy.
  • FIG. 4 we see another example of a embodiment according to the invention of a scanning antenna electronic in azimuth and elevation.
  • This figure is identical to FIG. 3 already described, except for the phase shifters 18 within the electronic lens 12.
  • This variant is particularly advantageous in the case of a elevation electronic scanning with a wide angle of travel.
  • the phase shifters 8 are used to obtain the electronic scanning of the beam.
  • the additional phase shifters 18 within the radio lens can be used to bring end of beam tracing settings, which changes to as a function of the lateral viewing angle.
  • FIG. 5 represents a section in a plane which contains a generator of each of the cylindro-parabolic reflectors, and which shows in more detail the principle of elevation scanning.
  • the primary network 15 consists of a core central N1 of emitting sources which form, for this network 15 the central focal task F ′ (FIG. 4).
  • the beam 17 is emitted towards the reflector 5 by this central core N1 of elementary sources, and partially reflected according to the undepointed beam 11 ( Figures 4 and 5).
  • This central core N1 is framed by and other by additional sources S1, S2 which, as as we will see below, do not emit energy in the absence of elevation scanning.
  • the collector 13 is homothetic to the primary network 15, and therefore comprises the same number of sources distributed in the same way, that is to say according to a central nucleus n1, homologous to the nucleus N1 but smaller, framed by sources s1, s2 homologs respectively of sources S1, S2.
  • the dimensional characteristics of the auxiliary reflector 7 and of the manifold 13 are determined so that in the absence of electronic scanning, the focal spot F which is illuminated by the reflected beam 14 corresponds to the central core cited above n1.
  • the sources s1, s2 do not therefore receive no energy from reflector 7 so that the sources s1, s2 do not retransmit no energy towards the reflector 5.
  • a depointing in beam elevation 11 without overflow losses acts on the one hand on the adjustable phase shifters 8 for spot beam 10, and therefore also beam 14 as as indicated at 14 in FIG. 5, in order to shift, by example to the left (fig.5) this beam 14. It results in a concomitant shift, to the left, of the nucleus of sources then illuminated by this beam 14 ', this nucleus passing from position n1 to offset position n2 including now s1 side sources but no longer including sources s3, in number corresponding to s1, from the end right of nucleus n1.
  • nucleus N1 is displaced, on the primary network 15, to the left along the nucleus N2 repeater, which includes S1 sources but no longer sources S3, respectively homologous to nucleus n2 and sources s1 and s3.
  • the emissive focal spot being thus shifted, on the primary network 15, from N1 to N2, it then becomes possible perform an elevation scan of the radiated beam 17.11 without risking loss by overflow.
  • This sweep is achieved by fine adjustment of phase shifts due to adjustable phase shifters 18, and the beam re-emitted and directed by the focal task N2 is designated by the references 17 ', while the beam finally radiated to the surface terrestrial is designated by the references 11 '.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

Le domaine de l'invention est celui des antennes actives à balayage électronique, et plus particulièrement des antennes dont l'ouverture efficace doit être large par rapport aux dimensions du réseau de sources élémentaires rayonnantes. Une telle antenne est généralement constituée d'un réflecteur d'une forme appropriée, illuminée par un réseau de sources élémentaires dont les phases relatives peuvent être contrôlées pour diriger le faisceau autour d'une direction moyenne. L'invention sera particulièrement adaptée pour obtenir des avantages déterminants quand appliquée dans le domaine d'antennes embarquées sur satellite, par exemple pour des applications d'imagerie radar. L'invention peut être utilisée également à bord des avions ou toute autre aéronef pour des applications d'imagerie radar. L'antenne selon l'invention peut aussi être adaptée pour des applications terrestres qui demandent un balayage électronique selon un ou deux axes orthogonaux.
Il est connu de confier à des satellites circulant en orbite basse des missions d'imagerie radar hyperfréquence. Le satellite en orbite basse se déplace par rapport à un point fixe sur la surface de la terre, à l'opposé d'un satellite géostationnaire. Ce déplacement permet au satellite d'observation de survoler la terre, selon une direction déterminée par son orbite. Une compilation des observations successives, effectuées depuis des positions successives sur ce trajet orbital, permet la synthèse d'une ouverture radar (SAR ou Synthetic Aperture Radar en anglais) ayant des dimensions bien plus grandes que celles, physiques, de l'antenne embarquée. Cette ouverture plus grande permet une résolution plus fine des détails de l'image radar obtenu.
Les paramètres de l'orbite du satellite ne permettent pas de survoler un endroit précis à un moment donné ; l'observation d'un lieu donné doit attendre que le satellite se trouve au dessus de ce lieu. Pour pallier à ce manque de souplesse, l'antenne d'un radar SAR doit être orientable pour viser l'endroit voulu, même s'il se trouve légèrement décalé par rapport à la position du satellite. Les directions de visé sont définis par rapport à la trajectoire du satellite : l'azimut dans le plan de l'orbite, c'est-à-dire devant et derrière la verticale ; et l'élévation dans un plan perpendiculaire au plan de l'orbite et à la trajectoire du satellite, c'est-à-dire la vise latérale de chaque côté du plan de l'orbite.
Dans les réalisations d'antenne utilisant le balayage électronique, le faisceau de rayonnement électromagnétique est orientable électroniquement, sans déplacement physique de l'antenne par rapport à la plateforme, que ce soit un satellite ou un aéronef. Pour les applications de radar SAR, plusieurs paramètres de performance de l'antenne sont particulièrement critiques, notamment en ce qui concerne le diagramme de rayonnement. Pour éviter une image radar brouillée, il faut en effet illuminer la cible avec un pinceau de rayonnement, et ensuite ne collecter en réception que les ondes réfléchies provenant de ce pinceau. Pour cette raison, la conception d'antenne est poussée dans le sens des lobes secondaires très faibles, en tout cas bien inférieur à -20 dB par rapport au lobe principal, et un lobe principal étroit avec des flancs raides. Lors du balayage électronique du faisceau, ces qualités doivent être conservées pour éviter une dégradation éventuelle de la qualité de l'image.
Ces contraintes imposent, pour une surface de rayonnement donné, de contrôler finement les caractéristiques de la forme d'onde émise ou reçue.
Dans le cas d'une antenne réseau à rayonnement direct, cette finesse de contrôle est obtenue par un échantillonnage relativement fin de la surface du réseau. Chaque échantillon du réseau est constitué d'un ou plusieurs éléments rayonnants, et la caractéristique de phase de l'onde émise ou reçue par cet échantillon est ajustée par un équipement déphaseur hyperfréquence.
A titre d'exemple, une antenne réseau à rayonnement direct qui satisfait aux spécifications d'un système d'imagerie radar hyperfréquence embarqué sur satellite circulant autour de la terre en orbite basse, a typiquement une surface rayonnante de l'ordre de 200 x 500 cm et un nombre d'échantillons de l'ordre de 4000. Ceci implique l'utilisation de 4000 points de contrôle de phase, ou dans une construction courante d'une antenne radar ayant un déphaseur pour la voie d'émission et un déphaseur pour la voie réception sur 4000 voies, 8000 déphaseurs. Ces déphaseurs sont des déphaseurs variables, donc il faut prévoir 8000 circuits de commande pour effectuer la mise en forme du faisceau et le balayage électronique, ainsi qu'une électronique de calcul et d'adressage de commandes pour calculer et ensuite appliquer les valeurs appropriées au déphaseurs en vue d'obtenir les paramètres adéquats du faisceau.
Pour diminuer la complexité d'une antenne réseau destinée à ces applications, on préférera souvent utiliser, pour de telles applications, une antenne à réflecteur. Dans le cas d'un radar embarqué à bord d'un satellite en orbite basse, les domaines de balayage d'antenne sont de quelques degrés en azimut, et de quelques dizaines de degrés en élévation. Ces paramètres conduisent à l'utilisation d'un réflecteur ayant une forme cylindro-parabolique avec ses génératrices sensiblement perpendiculiaires à la direction instantanée de déplacement du satellite. La différence entre l'étendue des domaines de balayage en azimut et en élévation, ainsi que la forme cylindro-parabolique du réflecteur, introduisent une dissymétrie entre les mesures à prendre pour assurer le balayage en azimut, d'une part, et le balayage en élévation, d'autre part. Bien que les moyens employés dans les deux cas soient similaires, pour la clarté de la discussion qui suit, nous traiterons ces deux sens orthogonaux de balayage séparément.
La disposition relative de la source émettrice et du réflecteur à bord du satellite est généralement d'une géométrie dite "offset", selon laquelle la source émettrice, qui se trouve sensiblement au foyer du réflecteur, est décalée par rapport au faisceau finalement rayonné après réflexion sur ce réflecteur cylindro-parabolique.
Pour une telle antenne à réflecteur, le balayage en azimut, qui s'effectue dans le plan d'offset, est réalisé par une synthèse de la tâche focale dans la direction de l'azimut. Une synthèse satisfaisante ne peut être obtenu qu'avec un nombre de sources suffisant, chacune de ces sources étant excitée avec une pondération bien déterminée en amplitude. Une antenne à réflecteur de l'art connu est représentée partiellement et schématiquement sur la figure 1. Seules les parties nécessaires pour obtenir le balayage en azimut sont représentées sur cette figure 1.
Il s'agit d'une antenne à réflecteur cylindro-parabolique 5, dont le plan d'offset, dans lequel est réalisé le balayage en azimut, est le plan qui contient les ligne et courbe dessinées en pointillés. On ne considère, sur cette figure, qu'un réseau linéaire de sources élémentaires (1,2,3,4), avec la ligne droite qui relie les centres géométriques de ces sources disposées dans le même plan que les ligne et courbe dessinées en pointillés.
La source émettrice (ou réceptrice) principale considérée est la source 1, constituée par exemple par un cornet placé sur la ligne focale (non-représentée) du réflecteur 5. Cette source 1 est alimentée par l'intermédiaire d'un amplificateur A1 à gain réglable, ainsi que d'un déphaseur réglable D1.
Le diagramme de rayonnement de cette source 1 prise isolément, fait normalement apparaítre, de part et d'autre du lobe principal, deux lobes secondaires parasites à -17 dB qu'il est nécessaire de supprimer dans le cas d'une mission SAR. Cette suppression de lobes secondaires est réalisée par l'utilisation de deux autres sources (2,3) qui sont disposées de part et d'autre de la source principale 1. Ces deux sources sont elles-aussi alimentées par l'intermédiaire d'un amplificateur et d'un déphaseur réglables, respectivement A2, D2, A3, D3. Elles sont chacune légèrement dépointées par rapport à la direction de pointage de la source principale 1, et plus spécifiquement elles sont pointées respectivement en direction des deux lobes secondaires de part et d'autre du lobe principal de la source principale 1.
Les déphaseurs et amplificateurs réglables A2,D2,A3,D3 de ce dispositif connu sont ajustés pour conférer à ces sources secondaires 2, 3 une amplitude de -17 dB par rapport à la source principale 1, mais en opposition de phase avec le lobe principal de rayonnement de ce dernier, de façon à annuler ces lobes secondaires par interférence destructive.
Pour effectuer un balayage électronique en azimut, il suffit d'exciter la source 3 à puissance nominale en source principale, et les sources 1 et 4 avec une amplitude de -17 dB et en opposition de phase pour annuler les lobes secondaires de la source principale 3. Le déplacement de l'axe du rayonnement émis vers le réflecteur a pour résultat un dépointage selon un angle d'azimut déterminé par la géométrie relative des sources et du réflecteur.
Ce dispositif est capable d'émettre (ou de recevoir) le faisceau radar dans les conditions voulues pour la mission SAR, cependant il reste quelques problèmes qui sont préoccupants pour les radars embarqués sur plateformes aéroportées ou spatiales.
On constate que tous les amplificateurs A1,A2,A3,A4 doivent être dimensionnés pour pouvoir délivrer pleine puissance à 0 dB, mais qu'à un moment donné, un seul des amplificateurs fonctionne à cette pleine puissance, alors que les autres sont réglés pour fournir une puissance très réduite. Il en résulte un perte d'efficacité très dommageable pour les applications embarquées, notamment en ce qui concerne le rapport de la masse de la charge utile et la puissance hyperfréquence rayonnée, ainsi que le rapport de la puissance consommée et la puissance rayonnée ; la différence entre ces deux étant une puissance à dissiper qui doit être prise en compte dans le budget thermique de la plateforme. Cette construction est donc pénalisante aux points de vue masse, consommation, et dissipation.
Considérons maintenant le cas du balayage en élévation. Une antenne à réflecteur de l'art connu est représentée partiellement et schématiquement sur la figure 2. Seules les parties nécessaires pour obtenir le balayage en élévation sont représentées sur cette figure 2. Pour la mission SAR, le balayage en élévation doit être possible sur un domaine de plusieurs dizaines d'ouvertures à demi-puissance du faisceau pour assurer la couverture au sol souhaitée entre deux traces de passage successifs du satellite autour de la surface de la terre. En outre, il est nécessaire de prévoir une méthode pour influer sur la forme de la tâche au sol du faisceau rayonné, pour compenser la déformation de cette tâche due à la variation de l'inclinaison du faisceau conique émis par l'antenne en direction de la surface terrestre.
Sur la figure 2, nous ne voyons que des éléments nécessaires pour effectuer le balayage en élévation, exposé dans la discussion qui suit. Pour simplifier l'exposé, nous considérons le cas d'un réseau actif linéaire 6 qui consiste en une seule ligne de sources (1,2,3,4), et qui illumine un réflecteur cylindro-parabolique 5. Ces sources sont disposées sur une ligne qui est sensiblement parallèle aux génératrices du réflecteur cylindro-parabolique 5 et approximativement au foyer de ce dernier. Comme précédemment, le réflecteur 5 et les sources 1,2,3,4 sont disposés dans une géométrie "offset". Chaque source 1,2,3,4 est alimentée par l'intermédiaire d'un amplificateur (A1,A2,A3,A4) et d'un déphaseur (D1, D2, D3, D4).
Vu la grandeur de déplacements d'élévation requis pour remplir la mission, le problème n'est pas tout à fait le même que dans le cas précédent de balayage en azimut. Par exemple, si nous considérons que la source 1 est la source principale, et qu'il rayonne selon la direction 21, nous pouvons avoir les sources secondaires 2 et 3 alimentées à - 17 dB en opposition de phase pour annuler des lobes secondaires comme dans le cas précédent. Le rayonnement de ces deux sources sera dirigé parallèlement au rayonnement 21 de la source principale, selon les directions 22, 23 respectivement. Seulement, quand on veut effectuer un balayage en élévation de grand débattement, un nouveau problème surgit. Le plan de balayage en élévation coupe le réflecteur 5 selon une génératrice droite 19 (en pointillé).
Le faisceau non dévié est représenté par les lignes 22,21,23,24 qui sont dirigées parallèlement vers le réflecteur 5. On voit que le rayonnement de la source 4, selon la ligne 24, n'est pas utile car non-reflété par le réflecteur 5. Il convient donc de donner une puissance nulle (utilisant l'amplificateur A4, par exemple) à cette source quand il s'agit de rayonner dans cette direction.
Pour réaliser un dépointage du faisceau 21,22,23 qui correspond au balayage en élévation souhaité, on agit sur les déphaseurs D1, D2, D3 pour dévier ce faisceau, par exemple vers la droite comme représenté sur le dessin, selon les lignes 31, 32, 33. Dans ce cas, la figure nous montre que le rayon 32 émis par la source 2 ne frappe pas le réflecteur 5 et il est donc perdu. Ce rayon constitue ce que l'on appelle "une perte par débordement", qui peut être très dommageable pour le rendement global d'un matériel embarqué.
Une solution connue à ce problème de pertes par débordement consiste à prévoir un réseau actif 6 plus grand que normalement nécessaire pour le rayonnement central 21,22,23 non encore dépointé : dans l'exemple simple représenté, ce réseau actif 6 comprend alors une source supplémentaire 4, alignée avec les trois autres et elle aussi associée à un amplificateur et un déphaseur réglables A4, D4. Comme mentionné ci-dessus, cette source 4 ne sera alimentée que dans le cas d'un dépointage. Quand le faisceau est dépointé selon la direction indique par les rayons 34,33,32,31, l'amplificateur A4 est réglé sur un gain non-nul, et le gain de l'amplificateur A2 est réglé à une valeur nulle.
Nous avons donc le même problème que dans le cas de balayage en azimut : les amplificateurs doivent fonctionner dans une plage très large de gain, ce qui est préjudiciable des points de vue de masse et de rendement énergétique, donc de consommation électrique et de dissipation thermique.
Il est connu de l'art antérieur par le document FR-A-2 685 551, demande de brevet français au nom de la Demanderesse, une géométrie d'antenne à réflecteurs de type "Gregory" et son utilisation dans un domaine annexe à celui de la présente invention, à savoir celui des antennes de télécommunications. Ce document fait partie intégrante de la présente demande pour ce qui est de sa description de l'art antérieur.
L'antenne décrite dans ce document comporte deux réflecteurs paraboliques et une lentille électromagnétique disposée en leur foyer commun. Cette structure est disposée dans une configuration périscopique qui permet de réduire les dimensions du réseau actif 6. La lentille électromagnétique permet quant à elle, de dissocier les contraintes radioélectriques nécessaires pour assurer les performances requises de l'antenne, de celles des implantations mécaniques des éléments constituant l'antenne. D'autre part, des déphaseurs de réglage fin implantés au sein de cette lentille électromagnétique permettent d'ajuster des paramètres du faisceau émis pour assurer au mieux la mission de télécommunications en ligne directe. Il est à noter que les télécommunications par ondes hyperfréquence s'effectue en ligne de vue directe entre une antenne d'émission et une antenne de réception éloignée. La direction du rayonnement est fixe selon cette ligne de vue directe, donc l'antenne décrite par ce document n'est pas apte à remplir la mission SAR décrit ci-dessus.
L'invention a pour but de pallier ces différents inconvénients de l'art antérieur. Elle se rapporte à cet effet à une antenne active "offset" comportant :
  • un réseau de sources élémentaires, chaque source élémentaire étant alimentée par l'intermédiaire d'un amplificateur et d'un déphaseur réglable ;
  • un premier et un deuxième réflecteurs cylindro-parabolique ; et
  • une lentille radioélectrique ayant deux faces :
    • une première face comportant un premier réseau de sources dit "collecteur" qui reçoit et capte un faisceau concentré réfléchi par ledit premier réflecteur, à partir du faisceau émis par ledit réseau de sources élémentaires, ce collecteur étant disposé au foyer dudit premier réflecteur,
    • une deuxième face comportant un deuxième réseau de sources dit "réseau primaire" disposé au foyer dudit deuxième réflecteur, qui réémet vers ce deuxième réflecteur l'énergie qui lui est transmise par ledit collecteur via des interconnexions homothétiques entre le collecteur et le réseau primaire ;
  • lesdites interconnexions homothétiques comportant des déphaseurs ;
  • ledit balayage électronique du faisceau étant obtenu en jouant sur les phases d'excitation des sources élémentaires par l'intermédiaire desdits déphaseurs variables pour dévier l'orientation du faisceau dirigé vers le premier réflecteur et en conséquence, la tâche de rayonnement qui tombe sur ledit collecteur , de manière à illuminer un noyau de sources du collecteur , ce noyau de sources pouvant ainsi passer d'une position nominale à une position decalée selon ladite orientation du faisceau ;
   caractérisée en ce que lesdits amplificateurs d'alimentation des sources élémentaires ont un gain fixe et prédéterminé, et en ce que lesdits déphaseurs de ladite lentille radioélectrique sont des déphaseurs variables
   qui sont disposés entre les éléments de la première face et ceux de la deuxième face de ladite lentille radioélectrique , lesdits déphaseurs variables étant commandés par des circuits de commande associés
   afin de permettre un balayage électronique d'un pas plus fin et d'un débattement plus grand du faisceau réémis vers le deuxième réflecteur
Selon une variante, les deux faces de ladite lentille radioélectrique sont parallèles. Selon une autre variante, les deux faces de ladite lentille radioélectrique ne sont pas parallèles.
Selon une réalisation préférentielle, le réseau collecteur est de dimensions plus petites que le réseau primaire, bien que les deux réseaux comportent le même nombre de sources. Selon une caractéristique, les sources du réseau collecteur sont plus petites que les sources du réseau primaire.
De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et caractéristiques ressortiront mieux, lors de la description détaillée qui suit, avec ses dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1, déjà décrite, montre schématiquement et partiellement en perspective une antenne à réflecteur et à balayage électronique en azimut selon l'art antérieur ;
  • la figure 2, déjà décrite, montre schématiquement et partiellement en perspective une antenne à réflecteur et à balayage électronique en élévation selon l'art antérieur ;
  • la figure 3 montre schématiquement et partiellement une vue latérale en coupe un exemple selon l'invention d'une antenne "offset" à balayage électronique en azimut ayant deux réflecteurs cylindro-parabolique disposés selon une géométrie "Gregory" ;
  • la figure 4 montre schématiquement et partiellement une vue latérale en coupe d'un exemple selon l'invention d'une antenne "offset" à balayage électronique en élévation ayant deux réflecteurs cylindro-parabolique disposés selon une géométrie "Gregory" ;
  • la figure 5 montre schématiquement et partiellement en vue de dessus un exemple selon l'invention d'une antenne "offset" à balayage électronique en élévation ayant deux réflecteurs cylindro-parabolique disposés selon une géométrie "Gregory" ; ; les deux réflecteurs cylindro-parabolique étant ici représentés chacun par une droite parallèle au réseau qui les illumine respectivement.
Les figures sont données à titre d'exemples non-limitatifs de réalisations selon l'art antérieur ou selon l'invention. D'autres réalisations selon l'invention seront facilement imaginées par l'homme du métier à partir des exemples donnés.
Sur les différentes figures, les mêmes repères se réfèrent aux mêmes éléments. L'échelle du dessin n'est pas rigoureusement respectée pour des raisons de clarté. Tous les exemples qui seront discutés en détail utilisent une antenne d'émission pour illustrer les propos, cependant, il est bien connu de l'homme de l'art le théorème de réciprocité, selon lequel une antenne fonctionne de façon identique en émission ou en réception, à condition d'inverser le vecteur temporel.
Les descriptions et remarques qui sont faites concernant des antennes d'émission sont aussi strictement transposables, à condition d'inverser le flux de puissance dans l'appareil, à des antennes de réception. Dans le cas d'une antenne radar, le même dispositif physique sera généralement appelé à remplir les deux rôles d'émission et de réception ; cependant, il faut prévoir deux chaínes d'amplification, l'une pour fournir l'amplification de puissance nécessaire pour l'émission, et l'autre pour amplifier les signaux très faibles reçus après réflexion du signal émis par la cible radar. Le traitement des deux voies, de réception et d'émission, est parfaitement symétrique à l'exception de ce détail, et pour la clarté de la description qui suit, il suffit de décrire seule la voie émission, sachant que l'inversion en voie de réception peut en être déduite sans ambiguïté par l'homme de métier.
En se référant à la figure 3, on reconnaít d'emblée une antenne active de type "Gregory", c'est-à-dire une antenne active "offset" à double réflecteurs, ces deux réflecteurs étant opposés par rapport à leurs foyers selon une configuration du genre "périscopique" bien connue à l'homme du métier sous la dénomination anglophone "offset fed Gregorian Geometry". Cette disposition est décrite plus en détail dans le document FR-A-2 685 551 pour ce qui est la partie connue de l'art antérieur.
Une telle antenne utilise le principe du périscope optique, et elle comporte un réseau actif 6, de dimensions réduites par rapport à un réseau actif à rayonnement direct capable de fournir les mêmes dimensions de faisceau, par exemple la section D rayonnée par l'antenne a double réflecteurs à configuration "offset".
Selon l'exemple de réalisation de la figure 3, le faisceau 10 de section "d" qui est rayonné par le réseau actif 6 est normalement réfléchi par un premier réflecteur cylindro-parabolique 7 dit "réflecteur auxiliaire", qui le concentre en son foyer, qui, dans une antenne Gregory classique, coïncide avec le foyer du deuxième réflecteur 5 dit "réflecteur principal". Dans le cas de l'antenne classique, le faisceau après réflexion et concentration par le réflecteur auxiliaire 7, se propage en divergeant pour illuminer le réflecteur principal 5 d'où il est réfléchi en un faisceau 11 de section D en rayons parallèles.
L'antenne est appelée "offset" à cause du décalage entre le faisceau 10 émis par le réseau des sources élémentaires 6, et le faisceau 11 finalement rayonné.
Les éléments de l'antenne Gregory qui viennent d'être décrits sont classiques. L'antenne selon l'invention s'en distingue par les caractéristiques particulières qui seront maintenant décrites.
Les différents éléments rayonnants du réseau actif 6 sont alimentés par des déphaseurs variables 8 et des amplificateurs 9. Les déphaseurs 8 servent de manière bien connue, à dépointer à souhait la direction du faisceau 10 émis par le réseau actif 6. Ces déphaseurs sont suivis d'amplificateurs de puissance 9 dans le cas d'une antenne à émission, qui, contrairement aux amplificateurs A1,A2,A3,A4 de la figure 1, sont des amplificateurs qui fonctionnent tous avec un gain fixe et prédéterminé.
Il est prévu, aux foyers F et F' des deux réflecteurs cylindro-paraboliques 5,7 une lentille hyperfréquence 12 qui se compose de deux faces comportant deux réseaux de sources interconnectés entre eux :
  • une première face dite "collecteur" comportant un premier réseau de sources 13 qui reçoit et capte un faisceau 14 réfléchi et concentré par ledit premier réflecteur 7, à partir du faisceau émis par ledit réseau de sources élémentaires (qui peuvent être des petits cornets, par exemple), ce premier réseau 13 étant disposé au foyer F dudit premier réflecteur 7,
  • une deuxième face comportant un deuxième réseau de sources 15 dite "réseau primaire" disposé au foyer F' dudit deuxième réflecteur 5, qui réémet vers ce deuxième réflecteur 5 l'énergie qui lui est transmise par ledit collecteur 13 via des interconnexions homothétiques 16 entre ledit collecteur 13 et ledit réseau primaire 15.
Les "petites" sources réceptrices du collecteur 13 se correspondent une à une, de manière géographiquement homothétique, avec les "grandes" sources réémettrices du réseau primaire 15, c'est-à-dire que les répartitions respectives de ces sources sont les mêmes sur chaque réseau 13, 15.
Une source du collecteur 13 est connectée à la source géographiquement correspondante du réseau primaire 15 par l'intermédiaire d'une connectique 16. D'autres déphaseurs réglables peuvent être prévus à l'intérieur de la lentille radioélectrique entre le collecteur 13 et le réseau primaire 15 (repéré 18 sur la figure 4).
Le réseau primaire 15 est positionné dans le plan focal du foyer F' du réflecteur 5, tandis que le collecteur 13 est placé dans le plan focal du foyer F du réflecteur 7. Le collecteur 13 est, dans l'exemple de cette figure, en fait assez proche du réseau primaire 15 et, en première approximation, les deux paraboloïdes 7 et 5 peuvent être considérés comme confocaux, comme dans l'antenne Gregory classique. En revanche, la connectique entre le collecteur 13 et le réseau primaire 15 permet une souplesse de disposition du collecteur 13 et du réseau primaire 15, qui peuvent être éloignés l'un de l'autre, ou encore, disposés en une configuration non-parallèle (non-montrée).
Faisant référence encore à la figure 1, tout ce qui a été décrit concernant les sources 1,2,3,4 est transposable aux sources réémettrices du réseau primaire 15 de la figure 3, mais ces dernières ne sont toutefois pas alimentées par des amplificateurs réglables, mais bien par les sources correspondantes du collecteur 13.
En l'absence de dépointage, les faisceaux 10,14,17, et 11 sont tels que représentés en figure 3. Les caractéristiques de la lentille 12, et en particulier les dimensions relatives des sources du collecteur 13 et du réseau primaire 15, sont telles que les conditions d'amplitudes et de phases précitées soient respectées pour les sources du réseau primaire : en considérant (figure 1) une source 1 supposée par exemple au point repéré F' sur le réseau primaire de la figure 3, cette source est associée, de part et d'autre, à deux sources dépointées 2 et 3 qui sont en phase et qui réémettent à 17 dB en dessous, de sorte que finalement les deux lobes secondaires parasites de la source 1, au point repéré F', s'en trouvent compensés et donc pratiquement effacés.
Si maintenant on agit sur les déphaseurs 8 pour dépointer le faisceau 10 afin de réaliser finalement, sur le réflecteur final 5, le balayage en azimut souhaité, le réflecteur auxiliaire 7 réfléchit un faisceau 14 qui est lui aussi dépointé par rapport à sa tâche focale initiale. Il ne se concentre plus sur le point repéré F' mais sur une source voisine qui va donc recueillir un maximum d'énergie alors que la source située au point F précité va maintenant recueillir une énergie bien moindre.
On constate finalement que, sous condition d'un ajustement des caractéristiques (dimensions et formes) de l'ensemble formateur constitué par le réflecteur auxiliaire 7 et la lentille radioélectrique 12, on va retrouver ainsi, sur le réseau primaire 15, exactement les résultats qui étaient obtenus par le procédé classique décrit par rapport à la figure 1, le point repéré F' qui était une source 1 à lobe principal émis laissant son rôle actif à une source voisine et dépointée 3. Cette dernière devient la source à lobe principal émis, et la source 1 sert alors elle-même de source à lobe principal atténué (-17 dB) qui vient se soustraire d'un lobe secondaire de cette source voisine 3.
On obtient donc ici un résultat identique à celui de l'art antérieur selon la figure 1, mais avec des amplificateurs 9 à gain fixe.
Sur la figure 4, nous voyons un autre exemple d'une réalisation selon l'invention d'une antenne à balayage électronique en azimut et en élévation. Cette figure est identique à la figure 3 déjà décrite, à l'exception des déphaseurs 18 au sein de la lentille électronique 12. Cette variante est particulièrement avantageuse dans le cas d'un balayage électronique en élévation avec un grand angle de débattement. Comme dans la figure précédente, les déphaseurs 8 sont utilisés pour obtenir le balayage électronique du faisceau. Les déphaseurs additionnels 18 au sein de la lentille radioélectrique peuvent être utilisés pour apporter des réglages fin de tracé au sol du faisceau, qui change en fonction de l'angle de visée latérale.
Une autre représentation très schématique de cette même réalisation est donnée sur la figure 5, qui représente une coupe dans un plan qui contient une génératrice de chacun des réflecteurs cylindro-parabolique, et qui montre plus en détail le principe du balayage en élévation. De façon semblable au réseau émissif de l'art antérieur montré sur la figure 2, le réseau primaire 15 se compose d'un noyau central N1 de sources émissives qui forment, pour ce réseau 15 la tâche focale centrale F' (figure 4). En l'absence de balayage, le faisceau 17 est émis vers le réflecteur 5 par ce noyau central N1 de sources élémentaires, et partiellement réfléchi selon le faisceau non dépointé 11 (figures 4 et 5). Ce noyau central N1 est encadré de part et d'autre par des sources supplémentaires S1,S2 qui, comme on le verra ci-dessous, n'émettent pas d'énergie en l'absence de balayage en élévation.
Comme dans les deux figures précédentes, le collecteur 13 est homothétique du réseau primaire 15, et comporte donc un même nombre de sources réparties de la même façon, c'est-à-dire selon un noyau central n1, homologue du noyau N1 mais plus petit, encadré par des sources s1, s2 homologues respectivement des sources S1,S2.
Conformément à la présente invention les caractéristiques dimensionnelles du réflecteur auxiliaire 7 et du collecteur 13 sont déterminées pour qu'en l'absence de balayage électronique, la tâche focale F qui est illuminée par le faisceau réfléchi 14 corresponde au noyau central précité n1. En l'absence de balayage, les sources s1, s2 ne reçoivent donc aucune énergie en provenance du réflecteur 7 de sorte que les sources s1, s2 ne réémettent, quant à elles aucune énergie en direction du réflecteur 5.
Pour réaliser, selon l'invention, un dépointage en élévation du faisceau 11 sans pertes par débordement, on agit d'une part sur les déphaseurs réglables 8 pour dépointer le faisceau 10, et donc aussi le faisceau 14 tel qu'indiqué en 14 sur la figure 5, afin de décaler, par exemple vers la gauche (fig.5) ce faisceau 14. Il en résulte un décalage concomitant, vers la gauche, du noyau de sources alors illuminé par ce faisceau 14', ce noyau passant de la position n1 à la position décalée n2 englobant maintenant les sources latérales s1 mais ne comprenant plus les sources s3, en nombre correspondant à s1, de l'extrémité droite du noyau n1.
De façon homologue, le noyau N1 se trouve déplacé, sur le réseau primaire 15, vers la gauche selon le noyau réémetteur N2, qui englobe les sources S1 mais plus les sources S3, respectivement homologues du noyau n2 et des sources s1 et s3.
La tâche focale émissive étant ainsi décalée, sur le réseau primaire 15, de N1 en N2, il devient alors possible d'effectuer un balayage en élévation du faisceau rayonné 17,11 sans risquer de pertes par débordement. Ce balayage est réalisé par un réglage fin des déphasages dus aux déphaseurs réglables 18, et le faisceau réémis et dépointé par la tâche focale N2 est désigné par les références 17', tandis que le faisceau finalement rayonné vers la surface terrestre est désigné par les références 11'.
L'exposé de l'invention faite ci-dessus a présenté séparément les balayages en azimut et en élévation, pour simplifier autant que possible la discussion. Dans la pratique, une antenne selon l'invention sera probablement dotée des moyens permettant le balayage en élévation et en azimut simultanément aussi bien que séparément. Il est clair que les moyens exposés, ainsi que leur implémentation et leur exploitation, sont très similaires sinon identiques pour obtenir le balayage dans les deux directions. Ces moyens peuvent être réunis au sein d'une antenne ayant un réseau rectangulaire de sources élémentaires, qui sera capable d'effectuer un balayage dans les deux sens (azimut, élévation), selon les principes expliqués ci-dessus.
Ainsi, comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits, mais elle est susceptible d'être mise en oeuvre selon diverses variantes de réalisation ainsi que par l'utilisation de différents moyens équivalents. Notamment, une antenne à balayage électronique ayant des réflecteurs d'une autre forme, ou destinés à d'autres applications que le radar SAR, sont tout à fait envisageables selon l'invention parmi des variantes possibles de réalisations.

Claims (5)

  1. Antenne active "offset" à balayage électronique comportant :
    un réseau (6) de sources élémentaires (1,2,3,4), chaque source élémentaire étant alimentée par l'intermédiaire d'un amplificateur (9) et d'un déphaseur réglable (8) ;
    un premier (7) et un deuxième (5) réflecteurs cylindro-parabolique ; et
    une lentille radioélectrique (12) ayant deux faces :
    une première face comportant un premier réseau (13) de sources dit "collecteur" qui reçoit et capte un faisceau concentré (14) réfléchi par ledit premier réflecteur (7), à partir du faisceau (10) émis par ledit réseau (6) de sources élémentaires, ce collecteur (13) étant disposé au foyer (F) dudit premier réflecteur (7),
    une deuxième face comportant un deuxième réseau (15) de sources dit "réseau primaire" disposé au foyer (F') dudit deuxième réflecteur (5), qui réémet vers ce deuxième réflecteur (5) l'énergie qui lui est transmise par ledit collecteur (13) via des interconnexions (16) homothétiques entre le collecteur (13) et le réseau primaire (15) ;
    lesdites interconnexions (16) homothétiques comportant des déphaseurs (18) ;
    ledit balayage électronique du faisceau (11) étant obtenu en jouant sur les phases d'excitation des sources élémentaires par l'intermédiaire desdits déphaseurs variables (8) pour dévier l'orientation du faisceau dirigé vers le premier réflecteur (7) et en conséquence, la tâche de rayonnement qui tombe sur ledit collecteur (13), de manière à illuminer un noyau de sources du collecteur (13), ce noyau de sources pouvant ainsi passer d'une position nominale (n1) à une position decalée (n2) selon ladite orientation du faisceau (11) ;
       caractérisée en ce que lesdits amplificateurs (9) d'alimentation des sources élémentaires ont un gain fixe et prédéterminé, et en ce que lesdits déphaseurs (18) de ladite lentille radioélectrique (12) sont des déphaseurs variables (18) qui sont disposés entre les éléments de la première face (13) et ceux de la deuxième face (15) de ladite lentille radioélectrique (12), lesdits déphaseurs variables étant commandés par des circuits de commande associés (non montrés) afin de permettre un balayage électronique d'un pas plus fin et d'un débattement plus grand du faisceau (17) réémis vers le deuxième réflecteur (5).
  2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites deux faces (13, 15) de ladite lentille radioélectrique (12) sont parallèles.
  3. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites deux faces (13,15) de ladite lentille radioélectrique (12) ne sont pas parallèles.
  4. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit réseau collecteur (13) est de dimensions plus petites que ledit réseau primaire (15), les deux réseaux comportent sensiblement le même nombre de sources.
  5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les sources du réseau collecteur (13) sont plus petites que les sources du réseau primaire (15).
EP19940401772 1993-08-04 1994-08-02 Antenne active à balayage électronique en azimut et en élévation, en particulier pour l'imagerie hyperfréquence par satellite Expired - Lifetime EP0638956B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9309617A FR2709877B1 (fr) 1993-08-04 1993-08-04 Antenne active à balayage électronique en azimut et en élévation, en particulier pour l'imagerie hyperfréquence par satellite.
FR9309617 1993-08-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0638956A1 EP0638956A1 (fr) 1995-02-15
EP0638956B1 true EP0638956B1 (fr) 2002-05-08

Family

ID=9449943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19940401772 Expired - Lifetime EP0638956B1 (fr) 1993-08-04 1994-08-02 Antenne active à balayage électronique en azimut et en élévation, en particulier pour l'imagerie hyperfréquence par satellite

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0638956B1 (fr)
DE (1) DE69430556T2 (fr)
FR (1) FR2709877B1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026162150A1 (fr) * 2025-02-03 2026-08-06 Ses S.A. Réflecteur d'antenne alimenté par réseau et procédé de conception d'un réflecteur d'antenne

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2517661B (en) * 1995-10-24 2016-03-30 Thomson Csf An anti-jamming antenna
FR2759204B1 (fr) * 1997-02-03 1999-02-26 Alsthom Cge Alcatel Unite de formation de faisceau de canaux multiplexes
US6236375B1 (en) * 1999-01-15 2001-05-22 Trw Inc. Compact offset gregorian antenna system for providing adjacent, high gain, antenna beams
DE10041996A1 (de) * 2000-08-10 2002-03-07 Frank E Woetzel Anordnung zur Beeinflussung und Steuerung elektromagnetischer Wechselfelder und/oder Antennen und Antennendiagrammen
FR2868847B1 (fr) 2004-04-13 2008-12-26 Eads Astrium Sas Soc Par Actio Dispositif de detection comprenant un miroir parabolique, et utilisation d'un tel dispositif a bord d'un engin de survol
GB2546309B (en) * 2016-01-15 2020-03-18 Cambridge Broadband Networks Ltd An Antenna
CN107645069B (zh) * 2017-10-09 2024-03-15 成都瑞德星无线技术有限公司 一种近场有源镜像聚焦天线
US11831346B2 (en) 2021-03-29 2023-11-28 Pathfinder Digital, LLC Adaptable, reconfigurable mobile very small aperture (VSAT) satellite communication terminal using an electronically scanned array (ESA)
CN119994465B (zh) * 2025-02-28 2025-11-18 航天东方红卫星有限公司 一种基于反射面体制的轻小型全极化sar卫星系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2685551B1 (fr) * 1991-12-23 1994-01-28 Alcatel Espace Antenne active "offset" a double reflecteurs.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026162150A1 (fr) * 2025-02-03 2026-08-06 Ses S.A. Réflecteur d'antenne alimenté par réseau et procédé de conception d'un réflecteur d'antenne

Also Published As

Publication number Publication date
EP0638956A1 (fr) 1995-02-15
DE69430556D1 (de) 2002-06-13
FR2709877A1 (fr) 1995-03-17
DE69430556T2 (de) 2003-01-16
FR2709877B1 (fr) 1995-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2037841C (fr) Systeme d'antenne imprimee active a haut rendement pour radar spatial agile
EP0656671B1 (fr) Antenne orientable avec conservation des axes de polarisation
EP0640844B1 (fr) Antenne bi-faisceaux à balayage électronique
WO2011095384A1 (fr) Antenne plane à balayage pour application mobile terrestre, véhicule comportant une telle antenne et système de télécommunication par satellite comportant un tel véhicule
FR2651609A1 (fr) Commande de pointage pour systeme d'antenne a balayage electronique et formation de faisceau par le calcul.
EP2194602A1 (fr) Antenne à partage de sources et procède d'élaboration d'une antenne à partage de sources pour l'élaboration de multi-faisceaux
FR2778042A1 (fr) Systeme d'antennes de poursuite de satellites a defilement
CA2290676A1 (fr) Antenne pour systeme de telecommunication et procede d'emission ou reception a l'aide d'une telle antenne
FR2727934A1 (fr) Satellite geostationnaire stabilise 3-axes a surveillance radar de son espace environnant
FR2709877A1 (fr) Antenne active à balayage électronique en azimut et en élévation, en particulier pour l'imagerie hyperfréquence par satellite.
EP0451497B2 (fr) Procédé de formation du diagramme d'une antenne active pour radar à balayage électronique et antenne mettant en oeuvre ce procédé
EP0707357A1 (fr) Système à antennes source multiples intégrées au convertisseur de fréquence à faible bruit
EP1198864B1 (fr) Systeme comportant un satellite a antenne radiofrequence
EP1291962A1 (fr) Réseau formateur de faisceaux pour véhicule spatial
EP0548876B1 (fr) Antenne active "offset" à double réflecteurs
EP1074064B1 (fr) Appareil de poursuite de satellites a defilement
EP0072316B1 (fr) Antenne à balayage électronique à accès multiples et radar comportant une telle antenne
EP1533866A1 (fr) Architecture d'antenne adaptative multifaisceaux à formation de faisceaux par le calcul
WO2003065507A1 (fr) Antenne de reception pour couverture multi-faisceaux
FR3082362A1 (fr) Systeme de depointage a formation de faisceau
EP0638821B1 (fr) Système d'imagerie radar hyperfréquence à double zone de couverture, destinée à être embarquée sur satellite
EP1107359A1 (fr) Source rayonnante pour antenne d'émission et de réception destinée à être installée à bord d'un satellite
EP0992080B1 (fr) Antenne a forte capacite de balayage
EP3506426B1 (fr) Dispositif de pointage de faisceau pour systeme antennaire, systeme antennaire et plateforme associes
FR2773269A1 (fr) Dispositif large bande de detection, notamment de radars

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB IT

17P Request for examination filed

Effective date: 19950629

17Q First examination report despatched

Effective date: 19980519

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALCATEL SPACE INDUSTRIES

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALCATEL

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20020509

REF Corresponds to:

Ref document number: 69430556

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20020613

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20030211

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20030728

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20030805

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20030813

Year of fee payment: 10

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040802

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050301

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20040802

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050429

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050802