EP1231673A1 - Panneau réflecteur hyperfréquence - Google Patents

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Publication number
EP1231673A1
EP1231673A1 EP02290320A EP02290320A EP1231673A1 EP 1231673 A1 EP1231673 A1 EP 1231673A1 EP 02290320 A EP02290320 A EP 02290320A EP 02290320 A EP02290320 A EP 02290320A EP 1231673 A1 EP1231673 A1 EP 1231673A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microwave
panel according
grid
phase
blades
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.)
Withdrawn
Application number
EP02290320A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Joel Thales Intellectual Property Herault
Xavier Thales Intellectual Property Delestre
Daniel Thales Intellectual Property Cailleret
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.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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 Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP1231673A1 publication Critical patent/EP1231673A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H01Q3/44—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 electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays
    • 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
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H01Q15/04—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism comprising wave-guiding channel or channels bounded by effective conductive surfaces substantially perpendicular to the electric vector of the wave, e.g. parallel-plate waveguide lens

Definitions

  • the present invention relates to a reflective panel electronically scanned microwave. It also concerns a antenna formed by the panel illuminated by a microwave source.
  • the invention is particularly applicable to the spatial listening of signals radar, it also applies to radars and communications.
  • Listening to space presupposes the boarding of an antenna microwave on a satellite.
  • the antenna must meet requirements particular, it must in particular operate in very wide band and present a reduced mass and consumption while ensuring a angular coverage in an extended volume in three dimensions.
  • a active microwave antenna provides angular coverage specified but its mass and consumption are very high. Otherwise, a microwave antenna with mechanical scanning is less suitable for listening to space because its functioning leads to a destabilization of the platform satellite whose compensation is costly.
  • Antennas known microwave do not allow to respond in a way satisfies the need for spatial listening.
  • One of the objects of the invention consists in producing an antenna with electronic scanning for spatial listening.
  • the invention is a scanning reflective panel electronics in two planes comprising phase shifters having a unidirectional structure.
  • the panel illuminated by an elementary source microwave forms a microwave antenna.
  • the network of phase shifters are of the type with blades with parallel faces. The faces are parallel to one of the scanning planes.
  • the network of phase shifters includes a microwave phase shifting printed circuit between a lower grid and an upper grid, the two grids are metallic and have partitions with parallel faces. The spaces between the partitions are preferably filled with materials of low permittivity to ensure the mechanical strength while reducing coupling between phase shifters elements of the network.
  • the lower grid has a metallic background reflector behind which is placed a low control circuit frequency to polarize the diodes of the microwave phase shifting circuit. The electrical connection between the control circuit and the diodes is coaxial type preference made in the partitions of the lower grid.
  • the main advantages of the invention are that it allows a low-mass, low-mass electronic scanning antenna consumption and bandwidth greater than one octave.
  • FIG. 1 schematically illustrates a known example of realization of an electronic scanning antenna with reflective panel in look of an orthonormal reference mark Oxyz.
  • the antenna has a source primary 1, for example a horn 2.
  • Primary source 1 emits waves microwave 3 towards the active reflector panel 4, arranged in the plane Oxy.
  • the reflector panel 4, called “reflect array” in the literature Anglo-Saxon has a set of distributed elementary cells according to a bidirectional structure in the Oxy plane.
  • the cells are generally arranged in a regular mesh in the two directions Ox and Oy whose pitch is preferably close to half a length wave and they realize the reflection and phase shift of the waves they receive.
  • the phase shifts applied to the received wave by each cell it is possible as is known, to form a beam microwave in the desired direction.
  • the reflector panel 4 allows to carry out a scan in two planes Oyz and Oxz.
  • the functions of phase shift and reflection of the reflector panel are for example carried out by electronically controlled elementary phase shifters which form a network located in relation to the primary source in front of a reflective plane metallic.
  • Figure 2 illustrates schematically in a plan view Oxy an example of a phase shift circuit of the invention.
  • the phase shifting circuit and the panel reflector are planes.
  • the field of the invention also covers non-planar geometries for these elements and their associated elements.
  • the whole of the reflective panel can be conformed to a surface left such as a cylinder or a spherical surface.
  • the circuit Figure 2 phase shifter is planar, it includes a microwave substrate 5 thin on the front face of which a microwave printed circuit is made where the patterns 6, 7 of the phase shifters are engraved and on which are placed semiconductors, for example diodes 8, 9.
  • the microwave substrate 5 preferably has a low thickness from 0.1 to 0.2 millimeter. It is for example made of epoxy glass.
  • the diodes 8, 9 are preferably PIN diodes, they are fixed to the phase shifting circuit for example by welding, by wiring or by bonding.
  • the microwave printed circuit of the invention includes bands 10-12, parallel for example to the direction Oy. Each band has patterns 6, 7 located on either side of the strip.
  • an elementary phase shifter 13 has two different patterns 14, 15 on either side of a strip 10, each pattern comprising at least one diode 8, 9.
  • An elementary phase shifter comprising two diodes has four phase states defining four predetermined values of phase shift which it can apply on command to the microwave wave received and these phase shift values are represented on two bits of quantification.
  • An elementary phase shifter has at least two diodes for quantization on two bits; it has at least four diodes for four-bit quantization.
  • the phase shifter elementary preferably includes a two-bit quantization which has the advantage of low consumption.
  • Each strip allows the control of a constant potential the along the strip, for example by means of a connection point to each from its ends 18, 19.
  • the phase shifting circuit presents between each strip of connection points 16-17 aligned in a direction Oy parallel to that of the bands.
  • the connection points are connected to the diodes and allow individual polarization of each of the diodes of the circuit.
  • the elementary phase shifters are adjacent.
  • the patterns are preferably regularly distributed along a bandaged.
  • the pitch ⁇ y between phase shifters of a band is chosen to allow unambiguous scanning of the angular domain covered by the reflector antenna.
  • phase of an elementary phase shifter defined by polarization of its diodes is controlled by a low frequency control circuit in the form of a low frequency printed circuit multilayers.
  • This circuit is placed opposite the rear face of the circuit microwave print. It is equipped with control components, called “drivers” in Anglo-Saxon literature and means of connection to the diodes.
  • the low frequency printed circuit is flat. This circuit presents a thickness of 1 to 2 millimeters, which is equal to 1.6 millimeters in the example of embodiment described.
  • the microwave printed circuit is preferably two-layer, it has decoupling capacities engraved on the opposite side to that carrying the diodes.
  • the advantage of the dual-layer microwave circuit isolate the microwave circuit from the low frequency control circuit.
  • FIG. 3 illustrates by an exploded view in the Oxyz space a exemplary embodiment of a network of phase shifters according to the invention.
  • a 30-phase printed phase shifting circuit of the type of that of FIG. 2, is placed between a lower grid 31 and an upper grid 32. Each of the grids is extended in a plane parallel to the Oxy plane.
  • the phase shifting circuit 30 and the low frequency control circuit 33 are placed on either side of the lower grid 31.
  • Each of the lower grids 31 and upper 32 is a example of a means of decoupling elementary phase shifters from the network of the invention.
  • Other means can be used in the context of the invention such as for example a plate having lines of holes metallized, whose alignments correspond to the partitions of a grid.
  • the lower grid 31 has partitions in the form of blades 34-36.
  • Each blade has two faces parallel to the direction Oy and substantially perpendicular to the Oxy plane of the grid. Both sides are parallel to the Oyz plane. The distance between these two faces of a blade represents the thickness of the blade.
  • the different blades preferably have a same thickness. The thickness of the blades is determined according to the mechanical properties of the grid.
  • a blade has a height in the Oz direction perpendicular to the plane of the grid. All blades have the same height.
  • the grid blades are for example held together by their ends by means of two edges 39 perpendicular to the blades and in the plane of the grid. These edges have a height equal to that of the blades and preferably a thickness common to that of the blades. Of preferably the height is about a quarter of the wavelength corresponding to the center frequency of the frequency band of desired operation. This height makes it possible to obtain a strip of effective operation extended around the central frequency.
  • the free space between two consecutive and parallel blades 34, 35 is a channel.
  • the channel has a width measured in the direction Ox.
  • the phase shifting circuit illustrated in FIG. 2 is placed on the lower grid and each parallel strip 10-12 of the circuit faces a grid channel. Each line of connection points parallel to a strip faces a grid blade.
  • phase shifters of the invention have a structure unidirectional.
  • the structure is parallel to a first direction Oy.
  • network of phase shifters presents an architecture in structures unidirectional adjacent along a second direction Ox.
  • the phase shifter network thus comprises a network of parallel channels.
  • the channels are parallel in the Oyz plan.
  • the periodicity ⁇ x of the blades is the step of the network of channel phase shifters. Blades with parallel faces allow to obtain phase shifters whose operating band is extended over about an octave.
  • a channel can be limited in direction Oy to a length less than that of the strip 10-12 of the phase-shifting circuit, a channel grouping together several phase-shifters adjacent in the direction Oy.
  • a channel has a length along Oy significantly greater than its width according to Ox.
  • the cavities between the louvre blades are filled with air or a low permittivity material allowing for example to ensure a protection or mechanical resistance.
  • the reflective panel of the invention thus allows to present low coupling losses between phase shifters.
  • the lower grid 31 has in the blades 34-36 insulated bushings 37 which allow ensuring the electrical supply link between the low frequency circuit 33 control and the phase shifter network.
  • the lower grid presents in its blades openings each crossing a blade between the face lower of the grid and its upper face, the piercing being substantially perpendicular to the plane of the grid, that is to say parallel to the direction Oz.
  • the electrical connection between the control circuit and a diode of a phase shifter is equivalent to a coaxial link whose sheath is produced by the wall of hole 37 in the grid and the core of which is a wire conductor passing through this hole 37 and electrically connecting, for example by solder, one end to the control circuit and the other end to the phase shifter circuit.
  • the ratio of the diameter of the conductive wire of polarization on the diameter of the hole is preferably small.
  • the link coaxial then advantageously has a high impedance which improves decoupling between the low frequency circuit and the microwave circuit.
  • the impedance is for example greater than 50 Ohms.
  • the blade 34-36 of the grid lower is a multilayer circuit with a track buried between them layers, called “stripline” in Anglo-Saxon literature, including one end is connected to the low frequency control circuit, the other end being connected to the phase shifting circuit to ensure the connection between the two circuits.
  • the blade comprises a circuit monolayer on the surface of which a track, called "microstrip” in Anglo-Saxon literature is applied to ensure conduction electric allowing the polarization of the diode to be controlled.
  • the lower grid 31 has a metal bottom 38 which serves as ground plane with phase shifters. Blades 34-36 have continuity electric with the bottom 38.
  • the microwave phase shifting circuit is preferably glued to the lower grid with a conductive adhesive which allows to ensure electrical continuity.
  • the lower grid 31 is preferably metallic, but it can also have a surface equivalent to a metal surface like for example a metallic plastic grid or a printed circuit double sided.
  • the lower grid 31 is produced by means adapted to constituent materials, it can thus be produced for example by machining, molding or engraving.
  • the grid is metallic and all the blades 34-36 and the bottom 38 and holes 37 is preferably machined from the same block of metal.
  • the thickness of the grid is represented by the height of the blades. Of preferably a thickness of about a quarter of the center wavelength of the operating strip separates the metal bottom 38 from the circuit phase shifter 30.
  • the upper grid 32 shown in Figure 3 shows like the lower grid, a structure with slats 40, 41 with faces parallel to the Oyz plan.
  • the blade spacing and thickness are similar to that of the lower grid 31.
  • the blades of the two grids are parallel to each other and overlap.
  • the blades of the upper grid are located in line with those of the lower grid.
  • the upper grid is for example precisely placed on the lower grid by means of centering studs.
  • the upper grid 32 has no background.
  • Each blade of the upper grid has a height according to direction Oz.
  • the blades 40, 41 of the upper grid have the same height, this is the thickness of this grid.
  • the thickness of the upper grid is for example of the same order of magnitude as that of the lower grid.
  • the lower and upper grids have for example substantially equal thicknesses.
  • the upper grid is metallic, it is produced by machining, molding or engraving.
  • the continuity electric between the lower and upper grids is provided by the circuit microwave printed with preferably metallic hole connections and conductive
  • the network of phase shifters of the invention illustrated in FIG. 3 comprises an adaptation radome 42. It is preferably made from a foam of low dielectric constant, for example equal to 1.2. The density of the foam is approximately 150 kg / m 3 .
  • the radome of Figure 3 has a flat plate shape parallel to the Oxy plane of the grids having grooves allowing it to be embedded between the blades of the upper grid. The radome makes it possible to reduce the coupling coefficient between the phase-shifting patterns.
  • FIG. 4 illustrates in an exploded view an embodiment of a electronic scanning antenna with reflecting array according to the invention.
  • the antenna comprises a reflective network 43 of phase shifters of the type of that described using FIGS. 2 and 3 with an integrated control circuit 44, a lower grid 45, a phase shift circuit 46, an upper grid 47 and a radome 48.
  • the antenna comprises a primary microwave source comprising for example a horn 49 mounted on an arm 50 by means of a horn holder 51.
  • the horn is a broadband monopulse two horn planes, it directly forms the sum path ⁇ and the difference paths of the two plans in ⁇ g deposit and in ⁇ s site.
  • the primary source is an active bipolarization broadband mini-grid with a wired formation of the sum channel ⁇ and of the difference channels ⁇ g and ⁇ s in the two perpendicular directions of the network.
  • Source directivity primary determines the level of the secondary lobes near the antenna.
  • the arm 50 provides fine adjustment of the position of the primary source relative to to the reflecting network 43 while having a reduced mass. The arm has the advantage of allowing the optimization of the level of the diffuse lobes.
  • a polarizer 52 is placed between the reflector 43 and the primary source for achieve circular polarization.
  • the polarizer 52 preferably comprises a multilayer assembly of at least three skins separated by dielectrics such as honeycomb or foam. The stacking of the reflector elements with the polarizer allows the construction of an antenna whose thickness class is from 2 to 25 millimeters for an operating frequency band covering C-X bands.
  • the electronic scanning antenna can be controlled from a computer console.
  • the primary source microwave is a circularly polarized antenna and the reflector 43 is not supplemented by a polarizer.

Landscapes

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

Abstract

La présente invention concerne un panneau réflecteur hyperfréquence à balayage électronique 2 plans comportant des déphaseurs avec une structure unidirectionnelle. Les déphaseurs sont de type canaux à lames à faces parallèles. Le panneau réflecteur est un empilement d'un circuit de commande, d'une grille inférieure métallique avec des lames à faces parallèles et un fond, d'un circuit intégré de déphaseurs avec 2 diodes par déphaseur, d'une grille supérieure à lames à faces parallèles se superposant à celles de la grille inférieure et présentant une continuité électrique avec la grille inférieure et le circuit de déphaseurs. Le panneau comporte un radôme d'adaptation. L'invention s'applique notamment pour des antennes à balayage électronique à faible masse, faible consommation et large bande de fréquence. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un panneau réflecteur hyperfréquence à balayage électronique. Elle concerne également une antenne formée par le panneau illuminé par une source hyperfréquence.
L'invention s'applique notamment à l'écoute spatiale des signaux radar, elle s'applique également aux radars et aux communications.
L'écoute spatiale suppose l'embarquement d'une antenne hyperfréquence sur un satellite. L'antenne doit satisfaire des exigences particulières, elle doit notamment fonctionner en très large bande et présenter une masse et une consommation réduites tout en assurant une couverture angulaire dans un volume étendu en trois dimensions. Une antenne hyperfréquence active permet d'assurer la couverture angulaire spécifiée mais sa masse et sa consommation sont très élevées. Par ailleurs, une antenne hyperfréquence à balayage mécanique est moins adaptée à l'écoute spatiale car son fonctionnement entraíne une déstabilisation du satellite plate-forme dont la compensation est coûteuse. Les antennes hyperfréquence connues ne permettent pas de répondre de façon satisfaisante au besoin d'une écoute spatiale.
Un des buts de l'invention consiste à réaliser une antenne à balayage électronique pour l'écoute spatiale.
A cet effet l'invention est un panneau réflecteur à balayage électronique dans deux plans comportant des déphaseurs présentant une structure unidirectionnelle. Le panneau illuminé par une source élémentaire hyperfréquence forme une antenne hyperfréquence. Le réseau des déphaseurs est de type canaux à lames à faces parallèles. Les faces sont parallèles à l'un des plans de balayage. Le réseau de déphaseurs comporte un circuit imprimé déphaseur hyperfréquence entre une grille inférieure et une grille supérieure, les deux grilles sont métalliques et présentent des cloisons à faces parallèles. Les espaces entre les cloisons sont de préférence comblés par des matériaux de faible permittivité pour assurer la tenue mécanique tout en réduisant le couplage entre les déphaseurs élémentaires du réseau. La grille inférieure présente un fond métallique réflecteur en arrière duquel est placé un circuit de commande basse fréquence pour polariser les diodes du circuit déphaseur hyperfréquence. La liaison électrique entre le circuit de commande et les diodes est de préférence de type coaxiale réalisée dans les cloisons de la grille inférieure.
L'invention a notamment pour principaux avantages qu'elle permet une réalisation d'antenne à balayage électronique à faible masse, faible consommation et de bande passante supérieure à une octave.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent :
  • la figure 1, un schéma d'une réalisation d'une antenne à balayage électronique à réseau réflecteur hyperfréquence ;
  • la figure 2, un exemple de réalisation de circuit déphaseur de l'invention ;
  • la figure 3, une vue éclatée d'un exemple de réalisation d'un réseau de déphaseurs selon l'invention ;
  • la figure 4, une éclatée d'un exemple de réalisation d'une antenne selon l'invention.
La figure 1 illustre de façon schématique un exemple connu de réalisation d'une antenne à balayage électronique à panneau réflecteur en regard d'un repère orthonormé Oxyz. L'antenne comporte une source primaire 1, par exemple un cornet 2. La source primaire 1 émet des ondes hyperfréquence 3 vers le panneau réflecteur actif 4, disposé dans le plan Oxy. Le panneau réflecteur 4, appelé « reflect array » dans la littérature anglo-saxonne, comporte un ensemble de cellules élémentaires réparties selon une structure bidirectionnelle dans le plan Oxy. Les cellules sont généralement disposées suivant une maille régulière dans les deux directions Ox et Oy dont le pas est de préférence voisin d'une demi-longueur d'onde et elles réalisent la réflexion et le déphasage des ondes qu'elles reçoivent. Ainsi, par commande des déphasages appliqués à l'onde reçue par chaque cellule, il est possible ainsi qu'il est connu, de former un faisceau hyperfréquence dans la direction souhaitée. Le panneau réflecteur 4 permet de réaliser un balayage dans deux plans Oyz et Oxz. Les fonctions de déphasage et de réflexion du panneau réflecteur sont par exemple réalisées par des déphaseurs élémentaires commandés électroniquement qui forment un réseau situé par rapport à la source primaire en avant d'un plan réflecteur métallique.
La figure 2 illustre de façon schématique par une vue dans le plan Oxy un exemple de circuit déphaseur de l'invention. Dans cet exemple et dans les réalisations décrites ci-dessous, le circuit déphaseur et le panneau réflecteur sont plans. Cependant le domaine de l'invention couvre également des géométries non planes pour ces éléments et leurs éléments associés. Ainsi l'ensemble du panneau réflecteur peut être conformé à une surface gauche comme par exemple un cylindre ou une surface sphérique. Le circuit déphaseur de la figure 2 est plan, il comporte un substrat hyperfréquence 5 mince sur la face avant duquel est réalisé un circuit imprimé hyperfréquence où les motifs 6, 7 des déphaseurs sont gravés et sur lesquels sont posées des semi-conducteurs, par exemple des diodes 8, 9.
Le substrat hyperfréquence 5 présente de préférence une faible épaisseur de 0.1 à 0.2 millimètre. Il est par exemple réalisé en verre époxy.
Les diodes 8, 9 sont de préférence des diodes PIN, elles sont fixées au circuit déphaseur par exemple par soudure, par câblage ou par collage.
Le circuit imprimé hyperfréquence de l'invention comporte des bandes 10-12, parallèles par exemple à la direction Oy. Chaque bande présente des motifs 6, 7 situés de part et d'autre de la bande. Dans l'invention, un déphaseur élémentaire 13 comporte deux motifs différents 14, 15 de part et d'autre d'une bande 10, chaque motif comportant au moins une diode 8, 9. Un déphaseur élémentaire comportant deux diodes présente quatre états de phase définissant quatre valeurs prédéterminées de déphasage qu'il peut appliquer sur commande à l'onde hyperfréquence reçue et ces valeurs de déphasage sont représentées sur deux bits de quantification. Un déphaseur élémentaire comporte au moins deux diodes pour une quantification sur deux bits ; il comporte au moins quatre diodes pour une quantification sur quatre bits. Dans l'invention, le déphaseur élémentaire comporte de préférence une quantification à deux bits qui présente l'avantage d'une faible consommation.
Chaque bande permet la commande d'un potentiel constant le long de la bande, par exemple au moyen d'un point de connexion à chacune de ses extrémités 18, 19.
Dans l'exemple de la figure 2, le circuit déphaseur présente entre chaque bande des points de connexion 16-17 alignés selon une direction Oy parallèle à celle des bandes. Les points de connexion sont reliés aux diodes et permettent la polarisation individuelle de chacune des diodes du circuit.
Le long d'une bande 10-12 les déphaseurs élémentaires sont adjacents. Les motifs sont de préférence régulièrement répartis le long d'une bande. De préférence, le pas Δy entre déphaseurs d'une bande est choisi pour permettre d'assurer un balayage sans ambiguïté du domaine angulaire couvert par l'antenne à réflecteur.
La phase d'un déphaseur élémentaire définie par la polarisation de ses diodes est commandée par un circuit de commande basse fréquence se présentant sous la forme d'un circuit imprimé basse fréquence multicouches. Ce circuit est placé en regard de la face arrière du circuit imprimé hyperfréquence. Il est équipé de composants de commande, appelés « drivers » en littérature anglo-saxonne et de moyens de connexion aux diodes. Le circuit imprimé basse fréquence est plan. Ce circuit présente une épaisseur de 1 à 2 millimètres, qui est égale à 1,6 millimètre dans l'exemple de réalisation décrit.
Le circuit imprimé hyperfréquence est de préférence bicouche, il présente des capacités de découplage gravées sur la face opposée à celle portant les diodes. Le circuit hyperfréquence bicouche présente l'avantage d'isoler le circuit hyperfréquence du circuit basse fréquence de commande.
La figure 3 illustre par une vue éclatée dans l'espace Oxyz un exemple de réalisation d'un réseau de déphaseurs selon l'invention. Un circuit déphaseur imprimé 30 plan, du type de celui de la figure 2, est placé entre une grille inférieure 31 et une grille supérieure 32. Chacune des grilles est étendue dans un plan parallèle au plan Oxy. Le circuit déphaseur 30 et le circuit de commande basse fréquence 33 sont placés de part et d'autre de la grille inférieure 31. Chacune des grilles inférieure 31 et supérieure 32 est un exemple de moyen de découplage des déphaseurs élémentaires du réseau de l'invention. D'autres moyens peuvent être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention comme par exemple une plaque présentant des lignes de trous métallisés, dont les alignements correspondent aux cloisons d'une grille.
La grille inférieure 31 présente des cloisons sous forme de lames 34-36. Chaque lame présente deux faces parallèles à la direction Oy et sensiblement perpendiculaires au plan Oxy de la grille. Les deux faces sont parallèles au plan Oyz. L'écart entre ces deux faces d'une lame représente l'épaisseur de la lame. Les différentes lames présentent de préférence une même épaisseur. L'épaisseur des lames est déterminée en fonction des caractéristiques de tenue mécanique de la grille.
Une lame présente une hauteur dans la direction Oz perpendiculaire au plan de la grille. Toutes les lames présentent une même hauteur. Les lames de la grille sont par exemple maintenues entre elles par leurs extrémités au moyen de deux bords 39 perpendiculaires aux lames et au plan de la grille. Ces bords présentent une hauteur égale à celle des lames et de préférence une épaisseur commune à celle des lames. De préférence la hauteur est d'environ un quart de la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de la bande de fréquence de fonctionnement souhaitée. Cette hauteur permet d'obtenir une bande de fonctionnement effective étendue autour de la fréquence centrale.
L'espace libre entre deux lames consécutives et parallèles 34, 35 est un canal. Le canal présente une largeur mesurée selon la direction Ox. Le circuit déphaseur illustré par la figure 2 est placé sur la grille inférieure et chaque bande parallèle 10-12 du circuit fait face à un canal de la grille. Chaque ligne de points de connexion parallèle à une bande fait face à une lame de la grille.
Les déphaseurs de l'invention présentent une structure unidirectionnelle. La structure est parallèle à une première direction Oy. Le réseau des déphaseurs présente une architecture en structures unidirectionnelles adjacentes le long d'une seconde direction Ox.
Le réseau de déphaseurs selon l'invention comporte ainsi un réseau de canaux parallèles. Dans cet exemple, les canaux sont parallèles au plan Oyz. La périodicité Δx des lames est le pas du réseau des déphaseurs à canaux. Les canaux à lames à faces parallèles permettent d'obtenir des déphaseurs dont la bande de fonctionnement est étendue sur environ une octave.
Notamment pour des raisons de tenue mécanique, un canal peut être limité dans la direction Oy à une longueur inférieure à celle de la bande 10-12 du circuit déphaseur, un canal regroupant plusieurs déphaseurs adjacents dans la direction Oy. Un canal présente une longueur selon Oy sensiblement supérieure à sa largeur selon Ox.
Les cavités entre les lames de la grille sont remplies d'air ou d'un matériau de faible permittivité permettant par exemple d'assurer une protection ou une tenue mécanique. Le panneau réflecteur de l'invention permet ainsi de présenter de faibles pertes de couplage entre déphaseurs.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la grille inférieure 31 comporte dans les lames 34-36 des traversées isolées 37 qui permettent d'assurer la liaison électrique d'alimentation entre le circuit basse fréquence 33 de commande et le réseau des déphaseurs. La grille inférieure présente dans ses lames des percements traversant chacun une lame entre la face inférieure de la grille et sa face supérieure, le percement étant sensiblement perpendiculaire au plan de la grille, c'est-à-dire parallèle à la direction Oz. Dans cet exemple, la liaison électrique entre le circuit de commande et une diode d'un déphaseur est équivalente à une liaison coaxiale dont la gaine est réalisée par la paroi du trou 37 dans la grille et dont l'âme est un fil conducteur passant par ce trou 37 et reliant électriquement, par exemple par soudure, l'une de ses extrémités au circuit de commande et l'autre extrémité au circuit des déphaseurs. Le rapport du diamètre du fil conducteur de polarisation sur le diamètre du trou est de préférence petit. La liaison coaxiale présente alors avantageusement une forte impédance qui améliore le découplage entre le circuit basse fréquence et le circuit hyperfréquence. L'impédance est par exemple supérieure à 50 Ohms.
Dans une variante de réalisation, la lame 34-36 de la grille inférieure est un circuit multicouches avec une piste enfouie entre les couches, appelée « stripline » en littérature anglo-saxonne, dont une extrémité est connectée au circuit de commande basse fréquence, l'autre extrémité étant connectée au circuit des déphaseurs pour assurer la liaison électrique entre les deux circuits.
Dans un autre variante de réalisation, la lame comporte un circuit monocouche à la surface duquel une piste, appelée « microstrip » en littérature anglo-saxonne est appliquée pour assurer une conduction électrique permettant la commande de la polarisation de la diode.
La grille inférieure 31 présente un fond 38 métallique qui sert de plan de masse aux déphaseurs. Les lames 34-36 présentent une continuité électrique avec le fond 38. Le circuit déphaseur hyperfréquence est de préférence collé sur la grille inférieure avec une colle conductrice qui permet d'assurer la continuité électrique.
La grille inférieure 31 est de préférence métallique, mais elle peut également présenter une surface équivalente à une surface métallique comme par exemple une grille en plastique métallisé ou un circuit imprimé double face. La grille inférieure 31 est réalisée par des moyens adaptés aux matériaux la constituant, elle peut ainsi être réalisée par exemple par usinage, par moulage ou par gravure. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, la grille est métallique et l'ensemble des lames 34-36 et du fond 38 et des trous 37 est de préférence usiné dans un même bloc de métal. L'épaisseur de la grille est représentée par la hauteur des lames. De préférence une épaisseur d'environ le quart de la longueur d'onde du centre de la bande de fonctionnement sépare le fond métallique 38 du circuit déphaseur 30.
La grille supérieure 32, représentée sur la figure 3 présente comme la grille inférieure une structure à lames 40, 41 à faces parallèles au plan Oyz. L'espacement des lames et leur épaisseur sont semblables à ceux de la grille inférieure 31. Dans l'empilement formant le panneau réflecteur, les lames des deux grilles sont parallèles entre elles et se superposent. Les lames de la grille supérieure sont situées dans le prolongement de celles de la grille inférieure. La grille supérieure est par exemple placée précisément sur la grille inférieure au moyen de plots de centrage. La grille supérieure 32 n'a pas de fond. Chaque lame de la grille supérieure présente une hauteur selon la direction Oz. De préférence les lames 40, 41 de la grille supérieure ont une même hauteur, c'est l'épaisseur de cette grille. L'épaisseur de la grille supérieure est par exemple du même ordre de grandeur que celle de la grille inférieure. Les grilles inférieures et supérieures présentent par exemple des épaisseurs sensiblement égales. La grille supérieure est métallique, elle est réalisée par usinage, par moulage ou par gravure. La continuité électrique entre les grilles inférieures et supérieure est assurée par le circuit imprimé hyperfréquence avec de préférence des liaisons par trous métallisés et de la colle conductrice.
Le réseau de déphaseurs de l'invention illustré par la figure 3 comporte un radôme d'adaptation 42. Il est de préférence réalisé dans une mousse de faible constante diélectrique par exemple égale à 1,2. La densité de la mousse est d'environ 150 kg/m3. Le radôme de la figure 3 présente une forme de plaque plane parallèle au plan Oxy des grilles comportant des rainures permettant son encastrement entre les lames de la grille supérieure. Le radôme permet de réduire le coefficient de couplage entre les motifs déphaseurs.
La figure 4 illustre par une vue éclatée une réalisation d'une antenne à balayage électronique à réseau réflecteur selon l'invention. L'antenne comporte un réseau réflecteur 43 de déphaseurs du type de celui décrit à l'aide des figures 2 et 3 avec un circuit intégré de commande 44, une grille inférieure 45, un circuit de déphaseurs 46, une grille supérieure 47 et un radôme 48. L'antenne comporte une source primaire hyperfréquence comportant par exemple un cornet 49 monté sur un bras 50 au moyen d'un support de cornet 51. Le cornet est un cornet large bande monopulse deux plans, il forme directement la voie somme Σ et les voies différence des deux plans en gisement Δg et en site Δs. Dans une variante de réalisation, la source primaire est un mini-réseau large bande bipolarisation actif avec une formation câblée de la voie somme Σ et des voies différence Δg et Δs dans les deux directions perpendiculaires du réseau. La directivité de la source primaire détermine le niveau des lobes secondaires proches de l'antenne. Le bras 50 assure le réglage fin de la position de la source primaire par rapport au réseau réflecteur 43 tout en présentant une masse réduite. Le bras présente l'avantage de permettre l'optimisation du niveau des lobes diffus. Un polariseur 52 est placé entre le réflecteur 43 et la source primaire pour réaliser une polarisation circulaire. Le polariseur 52 comporte de préférence un ensemble multicouche d'au moins trois peaux séparées par des diélectriques comme par exemple du nid d'abeille ou une mousse. L'empilage des éléments du réflecteur avec le polariseur permet la construction d'une antenne dont la classe d'épaisseur est de 2 à 25 millimètres pour une bande de fréquence de fonctionnement couvrant les bandes C-X. L'antenne à balayage électronique peut être pilotée à partir d'une console d'ordinateur.
Dans une variante de réalisation, la source primaire hyperfréquence est une antenne à polarisation circulaire et le réflecteur 43 n'est pas complété par un polariseur.

Claims (14)

  1. Panneau réflecteur à balayage électronique dans 2 plans caractérisé en ce qu'il comporte des déphaseurs présentant une structure unidirectionnelle.
  2. Panneau hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que les déphaseurs forment un réseau présentant une architecture en forme de canaux.
  3. Panneau réflecteur à balayage électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de découplage des déphaseurs.
  4. Panneau réflecteur à balayage électronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une grille (31) dont les cloisons (34, 35, 36) forment des lames à faces parallèles.
  5. Panneau hyperfréquence selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des déphaseurs de type canaux à lames à faces parallèles.
  6. Panneau hyperfréquence selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les lames sont parallèles à un seul des deux plans du balayage.
  7. Panneau hyperfréquence selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit déphaseur (30) entre une grille inférieure (31) et une grille supérieure (32).
  8. Panneau hyperfréquence selon la revendication 7, caractérisé en ce que la grille inférieure (31) et la grille supérieure (32) présentent chacune des lames à faces parallèles, les lames des deux grilles étant parallèles entre elles et se superposant.
  9. Panneau hyperfréquence selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un plan de masse (38) en dessous de la grille inférieure situé à une distance du circuit déphaseur (30) d'environ un quart de la longueur d'onde de la fréquence centrale de la bande.
  10. Panneau hyperfréquence selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une grille inférieure (31) dont les lames comportent des liaisons électriques coaxiales.
  11. Panneau hyperfréquence selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une grille inférieure (31) dont les lames comportent des liaisons électriques de type ligne microstrip ou stip line.
  12. Panneau hyperfréquence selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux semi-conducteurs par déphaseur.
  13. Antenne hyperfréquence à balayage électronique, caractérisée en ce qu'elle comporte un panneau réflecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes et une source d'onde hyperfréquence illuminant le réflecteur.
  14. Antenne hyperfréquence à balayage électronique selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle est pilotée à partir d'une console d'ordinateur.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2708808A1 (fr) * 1993-08-06 1995-02-10 Thomson Csf Radant Panneau déphaseur à quatre états de phase et son application à une lentille hyperfréquence et à une antenne à balayage électronique.
FR2751472A1 (fr) * 1989-04-04 1998-01-23 Thomson Csf Canal dephaseur pour lentille de depointage d'antenne hyperfrequence, et procede d'assemblage d'un tel canal
FR2789521A1 (fr) * 1999-02-05 2000-08-11 Thomson Csf Antenne a balayage electronique bi-bande, a reflecteur hyperfrequence actif

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2751472A1 (fr) * 1989-04-04 1998-01-23 Thomson Csf Canal dephaseur pour lentille de depointage d'antenne hyperfrequence, et procede d'assemblage d'un tel canal
FR2708808A1 (fr) * 1993-08-06 1995-02-10 Thomson Csf Radant Panneau déphaseur à quatre états de phase et son application à une lentille hyperfréquence et à une antenne à balayage électronique.
FR2789521A1 (fr) * 1999-02-05 2000-08-11 Thomson Csf Antenne a balayage electronique bi-bande, a reflecteur hyperfrequence actif

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