EP1489688B1 - Alimentation pour une antenne a reflecteur - Google Patents

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EP1489688B1
EP1489688B1 EP04291540A EP04291540A EP1489688B1 EP 1489688 B1 EP1489688 B1 EP 1489688B1 EP 04291540 A EP04291540 A EP 04291540A EP 04291540 A EP04291540 A EP 04291540A EP 1489688 B1 EP1489688 B1 EP 1489688B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
diameter
antenna
waveguide
dielectric body
frustoconical
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
EP04291540A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1489688A1 (fr
Inventor
Denis Tuau
Michael Greiff
Armel Le Bayon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel CIT SA
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel 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 Alcatel CIT SA, Alcatel SA filed Critical Alcatel CIT SA
Publication of EP1489688A1 publication Critical patent/EP1489688A1/fr
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Publication of EP1489688B1 publication Critical patent/EP1489688B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/193—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 feed supported subreflector

Definitions

  • the invention lies in the field of reflector antenna power devices. It also concerns an antenna equipped with such food.
  • the patent application EP 1 221 740 described in reference to Figure 1 an antenna 1 having a main reflector 10 and a power supply 12.
  • the antenna 1 has a symmetry of revolution around an axis OO 'of the antenna.
  • Figure 1 represents a schematic half section according to a plane containing the axis of symmetry OO '.
  • Antenna 1 includes a main reflector 10 having a concavity, having for example the shape of a paraboloid of revolution around the axis OO 'so as to present a directivity marked in the direction of the axis OO '.
  • a device 12 power supply antenna is located on along the axis OO 'of the antenna 1 in the part of the reflector having the concavity.
  • This device 12 feeding is shown in more detail in Figure 2. It includes the along axis OO 'in a direction from the center reflector 10, and located inside the concavity, a waveguide portion 20. With regard to concerning diet 12, it is considered that a first end 21 of this waveguide 20 is constituted by the place where this waveguide 20 crosses the main reflector 10. This first end is located in the center of the main reflector 10. Second end 22 of the waveguide 20 is located face to a sub-reflector 24. The subreflector 24 is secant to the axis OO '. It has a form of revolution around of the axis OO '.
  • the sub-reflector 24 reflects the waves electromagnetic from the main reflector 10 to the waveguide 20.
  • the sub reflector 24 reflects the electromagnetic waves from the waveguide 20 to the reflector 10.
  • part of the power supply 12 is formed by a dielectric body 23 joining the second end 22 of the waveguide 20 and the sub reflector 24. The confinement of the waves electromagnetic between the second end 22 of the waveguide 20 and the subreflector 24 provides a better electromagnetic coupling between the sub reflector 24 and the main reflector 10.
  • the dielectric body 23 has a portion 31 outside the waveguide 20 and a part 30 inside this waveguide. Due to the difference dimension between the diameter of the subreflector 24 and the diameter of the waveguide 20, an outer surface 29 of the dielectric body 23 has a frustoconical shape having two ends one of small diameter and the other of large diameter. The small end diameter is connected to the second end 22 of waveguide 20. The small diameter is substantially equal to the diameter of the waveguide 20. The large diameter is substantially equal to the outside diameter of the sub reflector 24.
  • the body dielectric 23 is provided with grooves or wrinkles presenting a symmetry of revolution around the axis OO '.
  • the frustoconical surface 29 has bumps 25 and hollow 28. These wrinkles prevent the waves electromagnetic spread along the surface of the subreflector 22, that the electric field of these waves be normal or tangential to this surface.
  • the directivity diagram of the antenna 1 has a greater directivity in the direction of a main lobe of the antenna, and therefore less importance of dispersion in the secondary lobes.
  • Subreflector 24 is generally constituted by a metal deposit made on a body surface dielectric 23.
  • the concave shaped volume delimited by the metallic deposit constituting the subreflector 24 is generally filled by a dielectric.
  • the part 30 of the dielectric body internal to the waveguide has it even at the end 22 a part 27 whose diameter is equal to the inside diameter of the waveguide 20. That part 27 is extended in the direction of the first end 21 by a second portion 26 of which the diameter decreases with one or more jumps successive.
  • This structural feature improves the electromagnetic coupling between the waveguide 20 and the dielectric body 23. Thus, especially the rate of losses by reflection.
  • phase center is defined as the center of a spherical wavefront. In the perfect case this center is a point. In this case the phase efficiency is equal to 1. In practice the center is poorly defined and is more like a small volume. In this case the phase efficiency is less than 1.
  • the phase efficiency of a radiation pattern can be calculated by the formula PE1 below.
  • the present invention aims to further improve the coupling between the waveguide 20 and the main reflector 10, in particular by a decrease in the rate of reflection losses.
  • the maximum admissible value of the reflection rate bandwidth of an antenna using power according to the invention is broader.
  • It also aims to give the antenna a better phase efficiency, which has the effect of improving the diagram of antenna radiation and so a higher proportion large of the total energy scattered is found in his main lobe.
  • the invention aims to simplify the shape of the dielectric body, and therefore its manufacture.
  • the use of the invention allows efficiency equal of the antenna to keep a small size to the under reflector made by a metal deposit on one side back of the dielectric.
  • the value of small diameter of the frustoconical portion is greater to the value of the diameter of the cylindrical part outer dielectric body.
  • a junction surface of the body dielectric between the outer cylindrical part and the small diameter end of the frustoconical part said dielectric body is constituted by a circular ring plane perpendicular to the axis OO ', delimited by two concentric circles centered on the axis OO ', one having a value of diameter equal to diameter of the outer cylindrical part, the value the diameter of the other being equal to the value of the small diameter of the frustoconical lateral surface.
  • the axial length of the outer cylindrical part of the dielectric body is between ⁇ / 4 and ⁇ / 2, ⁇ denoting the length wave in free space of an electromagnetic wave having the median frequency of the frequency band on which antenna is tuned.
  • the value of the dielectric constant ⁇ r of the material constituting the dielectric body is close to 2.5
  • the value of the apex angle ⁇ of the frustoconical surface of the dielectric body is close to 30 °.
  • an antenna 1 with a power supply 12 according to the invention comprises a main reflector 10 having a concavity, having for example the shape of a paraboloid of revolution around the axis OO 'of way to present a pronounced directivity in the direction of the axis OO '.
  • the power device 12 of antenna 1 is located along the axis OO 'of the antenna 1 in the part of the reflector presenting the concavity. It presents as the whole antenna a symmetry of revolution around the axis OO '.
  • power supply device 12 comprises along the axis OO 'in a direction from the center of the reflector 10, and located inside the concavity, a guide part 20.
  • a first end 21 of this guide of wave 20 is constituted by the place where this guide waveform 20 passes through the main reflector 10. This first end is located in the center of the reflector main 10.
  • a second end 22 of the guide wave 20 is located in front of a sub-reflector 24.
  • the subreflector 24 is secant to the axis OO '. It has a form of revolution around of the axis OO '. It has a convexity that faces the concavity of the main reflector 10.
  • the diameter exterior of the subreflector 24 is greater than diameter of the waveguide 20.
  • a part of the diet 12 is constituted by a body dielectric 23 joining the second end 22 of the waveguide 20 and the subreflector 24.
  • the invention differs from the prior art basically by the shape of a part outer 31, of this dielectric body 23. It will be seen also that the form according to the invention of the body dielectric 23 allows equal efficiency to reduce the dimensions of the subreflector 24.
  • the dielectric body 23 is formed of two parts adjacent to each other, a part 30 inside the waveguide 20 and the part 31 outside the waveguide 20.
  • This part 31 outer has a shape portion frustoconical 35 having an outer side surface 29 of frustoconical shape having two ends 32, 33, a large diameter end 32 and one end 33 of small diameter.
  • the outer side surface 29 of the frustoconical portion 35 is smooth, that is to say that unlike the prior art, it does not include gorges or wrinkles.
  • the small diameter end 33 of the outer lateral surface 29 of the frustoconical portion 35 is connected to a cylindrical portion 34 of the dielectric body 23 also outside the waveguide 20.
  • This cylindrical portion 34 is like the rest of the dielectric body 23 of revolution around the axis 00 '.
  • the cylindrical portion 34 has a first end 22 which coincides with the second end 22 of the waveguide 20 and a second end 37 where the cylindrical portion 34 is connected to the frustoconical shape 35 at its small diameter end 33.
  • the small diameter of the frustoconical portion 35 is greater than the diameter of the cylindrical portion 34.
  • the diameter of the cylindrical portion 34 is between 1.1 and 1.3 times the inner diameter of the pipe waveguide.
  • the large diameter of the frustoconical shape 35 is substantially equal to the external diameter of the subreflector 24.
  • Part 30 of the dielectric body 23 internal waveguide 20 itself at the level of the end 22 a portion 27 whose diameter is equal to the inside diameter of the waveguide 20.
  • This part 27 is extended in the direction of the first end 21 by a second portion 26 whose diameter goes down by one or more jumps successive.
  • This structural feature improves the electromagnetic coupling between the waveguide 20 and the dielectric body 23. Thus, especially the rate of losses by reflection.
  • part outer cylindrical 34 stands as a jump in additional diameter extending outwards the successive jumps of diameter of the part interior 30.
  • the value of the small diameter of the tapered portion 35 is greater than the value of the diameter of the outer cylindrical portion 34 of the dielectric body 23. This is a jump additional exterior.
  • a surface 36 of junction of the dielectric body 23 between the part cylindrical 34 outer and the 33 end of small diameter of the frustoconical portion 35 is constituted by a plane circular ring 36 perpendicular to the axis OO ', delimited by two concentric circles centered on the axis OO ', one having a value of diameter equal to the diameter of the cylindrical portion 34 outside, the diameter of the other being equal to the value of the small diameter of the surface Lateral truncated cone 29.
  • the joining surface between the second end 37 of the part cylindrical 34 and the frustoconical portion 35 could be constituted for example by a frustoconical surface joining the end 37 of the cylindrical portion 34 and the end 33 of the frustoconical surface 29.
  • the top of the frustoconical surface of junction would be in this case closer to the subreflector 24 than the end 37.
  • the axial length of the cylindrical part 34 outer body dielectric 23 is between ⁇ / 4 and ⁇ / 2, ⁇ designating the wavelength in free space of the value of the electromagnetic wave having a frequency median of a frequency band over which the antenna 1 is granted.
  • the inner diameter of the waveguide is it of 0.65 ⁇ approximately. So in general the length axial of the outer cylindrical portion 34 of the body dielectric 23 is between d / 1.3 and d / 2.6, d designating the inside diameter of the waveguide.
  • the value of the dielectric constant ⁇ r of the material constituting the dielectric body 23 is close to 2.5.
  • the value of the vertex angle ⁇ of the frustoconical surface 29 of the dielectric body is close to 30 °.
  • Subreflector 24 is as in the prior art deposited on one face of the dielectric body 23 secant axis OO '. It has a polynomial form. This means that the profile of the metallized surface of the subreflector follows a polynomial curve, generally at the maximum of order 3 according to the formula a + bX + cX 2 + dX 3 , a, b, c, d, which can 0. Comparisons between parabolic directional antennas 0.65 meters in diameter including a power supply of the type described in connection with Figure 2, and parabolic directional antennas of 0.65 meters in diameter made according to the example of realization in connection with Figure 3 will now be performed.
  • Figures 4A and 4B show each a curve representing according to the value of the frequency on the abscissa, the value of the loss by reflection for an antenna tuned out of 15 gigahertz, according to the prior art in FIG. 4A, and for an antenna according to the present invention Figure 4B.
  • Reflective loss rate measurements are performed for frequencies from 14 to 16 gigahertz.
  • Figures 5A and 5B show each a curve representing according to the value of the frequency on the abscissa, the value of the loss by reflection for an antenna tuned on 19 gigahertz, according to the prior art in FIG. 5A, and for an antenna according to the present invention FIG. 5B,
  • Reflective loss rate measurements are performed for frequencies ranging from 17 to 20 gigahertz.
  • the band frequency of the antenna comprising the power supply according to the invention is enlarged since one goes from one band of 1.15 Ghz ranging from 14.2 to 15.35 Ghz at a 2 Ghz band ranging from 14 to 16 Ghz for antennas tuned to 15 gigahertz and a band of 2 Ghz from 17.7 to 19.7 Ghz at a band of 3 Ghz ranging from 17 at 20 Ghz for antennas tuned to 19 gigahertz.
  • FIG. 6A represents for an antenna tuned on 15 gigahertz, two curves a and b each representing, depending on the value of the frequency on the abscissa, the value of the gain directional range on the y-axis, the curve has dotted for a power supply according to the prior art and the curve b for a supply according to the present invention.
  • FIG. 6B shows for an antenna tuned on 19 gigahertz, two curves a and b each representing, depending on the value of the frequency on the abscissa, the value of the gain directional range on the y-axis, the curve has dotted for a power supply according to the prior art and the curve b for a supply according to the present invention.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

L'invention se situe dans le domaine des dispositifs d'alimentation d'antennes à réflecteur. Elle concerne aussi une antenne équipée d'une telle alimentation.
La demande de brevet EP 1 221 740 décrit en référence à la figure 1 une antenne 1 ayant un réflecteur principal 10 et une alimentation 12. L'antenne 1 présente une symétrie de révolution autour d'un axe OO' de l'antenne. La figure 1 représente une demi coupe schématique selon un plan contenant l'axe de symétrie OO'. L'antenne 1 comprend un réflecteur principal 10 présentant une concavité, ayant par exemple la forme d'un paraboloïde de révolution autour de l'axe OO' de façon à présenter une directivité marquée dans la direction de l'axe OO'. Un dispositif 12 d'alimentation de l'antenne est situé le long de l'axe OO' de l'antenne 1 dans la partie du réflecteur présentant la concavité. Il présente comme l'ensemble de l'antenne une symétrie de révolution autour de l'axe OO'. Ce dispositif 12 d'alimentation est représenté plus en détail figure 2. Il comporte le long de l'axe OO' dans une direction allant du centre du réflecteur 10, et située à l'intérieur de la concavité, une partie de guide d'onde 20. En ce qui concerne l'alimentation 12, on considère qu'une première extrémité 21 de ce guide d'onde 20 est constituée par le lieu où ce guide d'onde 20 traverse le réflecteur principal 10. Cette première extrémité est située au centre du réflecteur principal 10. Une seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 est située face à un sous réflecteur 24. Le sous réflecteur 24 est sécant à l'axe OO'. Il a une forme de révolution autour de l'axe OO'. Il présente une convexité qui fait face à la concavité du réflecteur principal 10. Le diamètre extérieur du sous réflecteur 24 est supérieur au diamètre du guide d'onde 20. La forme exacte de ce sous réflecteur 24 est définie par sa fonction. Dans un mode réception, le sous réflecteur 24 réfléchit les ondes électromagnétiques provenant du réflecteur principal 10 vers le guide d'onde 20. Dans un mode émission, le sous réflecteur 24 réfléchit les ondes électromagnétiques provenant du guide d'onde 20 vers le réflecteur 10. Afin de confiner les ondes électromagnétiques entre la seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 et le sous réflecteur 24, une partie de l'alimentation 12 est constituée par un corps diélectrique 23 joignant la seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 et le sous réflecteur 24. Le confinement des ondes électromagnétiques entre la seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 et le sous réflecteur 24 assure un meilleur couplage électromagnétique entre le sous réflecteur 24 et le réflecteur principal 10.
Le corps diélectrique 23 a une partie 31 extérieure au guide d'onde 20 et une partie 30 intérieur à ce guide d'onde. Du fait de la différence de dimension entre le diamètre du sous réflecteur 24 et le diamètre du guide d'onde 20, une surface extérieure 29 du corps diélectrique 23 a une forme tronconique ayant deux extrémités l'une de petit diamètre et l'autre de grand diamètre. L'extrémité de petit diamètre est raccordée à la seconde extrémité 22 du guide d'onde 20. Le petit diamètre est sensiblement égal au diamètre du guide d'onde 20. Le grand diamètre est sensiblement égal au diamètre extérieur du sous réflecteur 24.
Pour améliorer le couplage entre le corps diélectrique 23 et l'air autour de la surface tronconique 29 du corps diélectrique 23, cette dernière est pourvue de rainures ou rides présentant une symétrie de révolution autour de l'axe OO'. De ce fait la surface tronconique 29 présente des bosses 25 et des creux 28. Ces rides empêchent les ondes électromagnétiques de se propager le long de la surface du sous réflecteur 22, que le champ électrique de ces ondes soit normal ou tangentiel à cette surface. Il en résulte que le diagramme de directivité de l'antenne 1 présente une plus grande directivité dans la direction d'un lobe principal de l'antenne, et donc une moindre importance de la dispersion dans les lobes secondaires. Le sous réflecteur 24 est en général constitué par un dépôt métallique réalisé sur une surface du corps diélectrique 23. Le volume de forme concave délimité par le dépôt métallique constituant le sous réflecteur 24 est en général comblé par un diélectrique. La partie 30 du corps diélectrique interne au guide d'onde a elle même au niveau de l'extrémité 22 une partie 27 dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du guide d'onde 20. Cette partie 27 est prolongée dans la direction de la première extrémité 21 par une seconde partie 26 dont le diamètre va en diminuant par un ou plusieurs sauts successifs. Cette caractéristique structurelle améliore le couplage électromagnétique entre le guide d'onde 20 et le corps diélectrique 23. On diminue ainsi, notamment le taux de pertes par réflexion.
Bien que l'antenne qui vient d'être décrite présente des qualités améliorées par rapport à d'autres antennes ne présentant pas ces caractéristiques, cette antenne a une largeur de bande qui est limitée par les contraintes qui sont imposées sur la valeur maximale admise pour le taux de perte par réflexion. Son diagramme de rayonnement présente un gain directif limité en raison d'un manque d'efficacité de phase et donc corrélativement, un niveau relativement élevé de lobes secondaire. On rappelle que le centre de phase est défini comme le centre d'un front d'onde sphérique. Dans le cas parfait ce centre est un point. Dans ce cas l'efficacité de phase est égale à 1. Dans la pratique le centre est mal défini et s'apparente plutôt à un petit volume. Dans ce cas l'efficacité de phase est inférieure à 1. l'efficacité de phase d'un diagramme de rayonnement peut être calculée par la formule PE1 ci après.
Figure 00040001
Dans cette formule cos45() est la composante du champ électrique dans le plan à 45°.
Par rapport à l'état de la technique qui vient d'être décrit, la présente invention vise à encore améliorer le couplage entre le guide d'onde 20 et le réflecteur principal 10, notamment par une diminution du taux de pertes par réflexion. De ce fait avec les mêmes contraintes que dans l'art antérieur sur la valeur maximum admissible du taux de réflexion la bande passante d'une antenne utilisant l'alimentation selon l'invention est plus large. Elle vise également à donner à l'antenne une meilleure efficacité de phase, ce qui a pour effet d'améliorer le diagramme de rayonnement de l'antenne et ainsi une proportion plus grande de l'énergie totale diffusée se retrouve dans son lobe principal. L'invention vise enfin à simplifier la forme du corps diélectrique, et donc sa fabrication. Enfin, l'utilisation de l'invention permet à efficacité égale de l'antenne de garder une petite taille au sous réflecteur réalisé par un dépôt métallique sur une face arrière du diélectrique.
A toute ces fins l'invention est relative à une alimentation d'antenne comportant alignés et centrés sur un axe OO'
  • un guide d'onde ayant un diamètre intérieur dpipe, une première et une seconde extrémité,
  • un corps diélectrique ayant une partie intérieure au guide d'onde et une partie extérieure au guide d'onde, cette partie extérieure comportant une partie de forme tronconique ayant une surface latérale extérieure de forme tronconique ayant deux extrémités, une extrémité de grand diamètre et une extrémité de petit diamètre,
  • un sous réflecteur placé du côté de l'extrémité de grand diamètre de ladite forme tronconique,
et dans laquelle la partie extérieure comporte, outre la partie tronconique, une partie cylindrique de diamètre supérieur au diamètre intérieur dpipe du guide d'onde, cette partie cylindrique étant raccordée à la partie tronconique du côté de son petit diamètre, et en ce que la surface latérale extérieure tronconique du corps diélectrique est lisse.
Dans un mode de réalisation, la valeur du petit diamètre de la partie tronconique est supérieure à la valeur du diamètre de la partie cylindrique extérieure du corps diélectrique.
Dans une variante de ce mode de réalisation, une surface de jonction du corps diélectrique entre la partie cylindrique extérieure et l'extrémité de petit diamètre de la partie tronconique dudit corps diélectrique, est constituée par une couronne circulaire plane perpendiculaire à l'axe OO', délimitée par deux cercles concentriques centrés sur l'axe OO', l'un ayant une valeur de diamètre égale au diamètre de la partie cylindrique extérieure, la valeur du diamètre de l'autre étant égale à la valeur du petit diamètre de la surface latérale tronconique.
De préférence la longueur axiale de la partie cylindrique extérieure du corps diélectrique est comprise entre λ/4 et λ/2, λ désignant la longueur d'onde en espace libre d'une onde électromagnétique ayant la fréquence médiane de la bande de fréquence sur laquelle l'antenne est accordée.
Dans un mode de réalisation où la valeur de la constante diélectrique εr du matériau constituant le corps diélectrique est voisine de 2,5, la valeur de l'angle au sommet  de la surface tronconique du corps diélectrique est voisine de 30°.
Un exemple de réalisation sera maintenant décrit en liaison avec les dessins annexés dans lesquels
  • la figure 1 déjà décrite représente une demi coupe schématique selon un plan passant par un axe de symétrie d'une antenne comportant un réflecteur principal et une alimentation. Cette figure destinée à montrer les positions relatives du réflecteur principal et de l'alimentation se rapporte aussi bien à l'art antérieur qu'à la présente invention,
  • la figure 2 déjà décrite montre une coupe schématique selon un plan passant par l'axe de symétrie de l'antenne, d'une alimentation d'antenne selon l'art antérieur,
  • la figure 3 montre une coupe schématique selon un plan passant par l'axe de symétrie de l'antenne, d'une alimentation d'antenne selon la présente invention,
  • les figures 4A et 4B représentent chacune une courbe représentant en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du taux de perte par réflexion pour une antenne accordée sur 15 gigahertz, selon l'art antérieur sur la figure 4A, et pour une antenne selon la présente invention figure 4B,
  • les figures 5A et 5B représentent chacune une courbe représentant en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du taux de perte par réflexion pour une antenne accordée sur 19 gigahertz, selon l'art antérieur sur la figure 5A, et pour une antenne selon la présente invention figure 5B,
  • la figure 6A représente pour une antenne accordée sur 15 gigahertz, deux courbes représentant chacune, en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du gain directionnel portée en ordonnée, l'une des deux courbes pour une alimentation selon l'art antérieur et l'autre pour une alimentation selon la présente invention,
  • la figure 6B représente pour une antenne accordée sur 19 gigahertz, deux courbes représentant chacune, en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du gain directionnel portée en ordonnée, l'une des deux courbes pour une alimentation selon l'art antérieur et l'autre pour une alimentation selon la présente invention.
Dans tous les dessins y compris ceux relatifs à l'art antérieur des numéros de référence identiques désignent des éléments ayant des fonction identiques ou similaires.
Un exemple non limitatif de réalisation de l'invention sera maintenant décrit en référence aux figures 1 et 3. En référence à la figure 1 l'alimentation 12 selon l'invention est destinée comme celle de l'art antérieur à une antenne 1 ayant une symétrie de révolution autour d'un axe OO' de l'antenne 1. Comme dans l'exemple de l'art antérieur, une antenne 1 dotée d'une alimentation 12 selon l'invention comprend un réflecteur principal 10 présentant une concavité, ayant par exemple la forme d'un paraboloïde de révolution autour de l'axe OO' de façon à présenter une directivité marquée dans la direction de l'axe OO'. Le dispositif 12 d'alimentation de l'antenne 1 est situé le long de l'axe OO' de l'antenne 1 dans la partie du réflecteur présentant la concavité. Il présente comme l'ensemble de l'antenne une symétrie de révolution autour de l'axe OO'.
L'exemple de dispositif 12 d'alimentation selon l'invention est représenté plus en détail figure 3. Il comporte le long de l'axe OO' dans une direction allant du centre du réflecteur 10, et située à l'intérieur de la concavité, une partie de guide d'onde 20. Une première extrémité 21 de ce guide d'onde 20 est constituée par le lieu où ce guide d'onde 20 traverse le réflecteur principal 10. Cette première extrémité est située au centre du réflecteur principal 10. Une seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 est située face à un sous réflecteur 24. Comme dans l'art antérieur, le sous réflecteur 24 est sécant à l'axe OO'. Il a une forme de révolution autour de l'axe OO'. Il présente une convexité qui fait face à la concavité du réflecteur principal 10. Le diamètre extérieur du sous réflecteur 24 est supérieur au diamètre du guide d'onde 20. Afin de confiner les ondes électromagnétiques entre la seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 et le sous réflecteur 24, une partie de l'alimentation 12 est constituée par un corps diélectrique 23 joignant la seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 et le sous réflecteur 24.
L'invention se distingue de l'art antérieur essentiellement par la forme d'une partie extérieure 31, de ce corps diélectrique 23. Il sera vu également que la forme selon l'invention du corps diélectrique 23 permet à efficacité égale de réduire les dimensions du sous réflecteur 24.
Le corps diélectrique 23 est formée de deux parties adjacentes l'une à l'autre, une partie 30 intérieure au guide d'onde 20 et la partie 31 extérieure au guide d'onde 20. Cette partie extérieure 31 comporte une partie de forme tronconique 35 ayant une surface latérale extérieure 29 de forme tronconique ayant deux extrémités 32, 33, une extrémité de grand diamètre 32 et une extrémité 33 de petit diamètre. La surface latérale extérieure 29 de la partie tronconique 35 est lisse, c'est à dire que contrairement à l'art antérieur, elle ne comporte pas de gorges ou rides.
L'extrémité 33 de petit diamètre de la surface latérale extérieure 29 de la partie tronconique 35 est raccordée à une partie cylindrique 34 du corps diélectrique 23 extérieure également au guide d'onde 20. Cette partie cylindrique 34 est comme le reste du corps diélectrique 23 de révolution autour de l'axe 00'. La partie cylindrique 34 a une première extrémité 22 qui coïncide avec la seconde extrémité 22 du guide d'onde 20 et une seconde extrémité 37 où cette partie cylindrique 34 se raccorde à la forme tronconique 35 au niveau de son extrémité 33 de petit diamètre. Le petit diamètre de la partie tronconique 35 est supérieur au diamètre de la partie cylindrique 34. De préférence le diamètre de la partie cylindrique 34 est compris entre 1,1 et 1,3 fois le diamètre intérieur du guide d'onde 20 dpipe. Le grand diamètre de la forme tronconique 35 est sensiblement égal au diamètre extérieur du sous réflecteur 24.
La partie 30 du corps diélectrique 23 interne au guide d'onde 20 a elle même au niveau de l'extrémité 22 une partie 27 dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du guide d'onde 20. Cette partie 27 est prolongée dans la direction de la première extrémité 21 par une seconde partie 26 dont le diamètre va en diminuant par un ou plusieurs sauts successifs. Cette caractéristique structurelle améliore le couplage électromagnétique entre le guide d'onde 20 et le corps diélectrique 23. On diminue ainsi, notamment le taux de pertes par réflexion.
Dans ce mode de réalisation la partie extérieure cylindrique 34, se présente comme un saut en diamètre supplémentaire prolongeant vers l'extérieur les sauts successifs de diamètre de la partie intérieure 30.
Dans l'exemple de réalisation présenté en liaison avec la figure 3, la valeur du petit diamètre de la partie tronconique 35 est supérieure à la valeur du diamètre de la partie cylindrique 34 extérieure du corps diélectrique 23. On a de ce fait un saut extérieur supplémentaire.
Dans cet exemple, une surface 36 de jonction du corps diélectrique 23 entre la partie cylindrique 34 extérieure et l'extrémité 33 de petit diamètre de la partie tronconique 35 est constituée par une couronne 36 circulaire plane perpendiculaire à l'axe OO', délimitée par deux cercles concentriques centrés sur l'axe OO', l'un ayant une valeur de diamètre égale au diamètre de la partie cylindrique 34 extérieure, la valeur du diamètre de l'autre étant égale à la valeur du petit diamètre de la surface latérale tronconique 29. Cette disposition n'est pas obligatoire, en particulier la surface de jonction entre la seconde extrémité 37 de la partie cylindrique 34 et la partie tronconique 35 pourrait être constituée par exemple par une surface tronconique joignant l'extrémité 37 de la partie cylindrique 34 et l'extrémité 33 de la surface tronconique 29. Le sommet de la surface tronconique de jonction serait dans ce cas plus proche du sous réflecteur 24 que l'extrémité 37.
De préférence, la longueur axiale de la partie cylindrique 34 extérieure du corps diélectrique 23 est comprise entre λ/4 et λ/2, λ désignant la longueur d'onde en espace libre de la valeur de l'onde électromagnétique ayant une fréquence médiane d'une bande de fréquence sur laquelle l'antenne 1 est accordée. Lorsque le guide d'onde est un guide qui autorise le passage de l'onde en mode fondamental, le diamètre intérieur du guide d'onde est lui de 0,65λ environ. Ainsi en général la longueur axiale de la partie cylindrique 34 extérieure du corps diélectrique 23 est comprise entre d/1,3 et d/2,6, d désignant le diamètre intérieur du guide d'onde.
Dans l'exemple de réalisation présenté, la valeur de la constante diélectrique εr du matériau constituant le corps diélectrique 23 est voisine de 2,5. La valeur de l'angle au sommet  de la surface tronconique 29 du corps diélectrique est voisine de 30°.
Le sous réflecteur 24 est comme dans l'art antérieur déposé sur une face du corps diélectrique 23 sécante à l'axe OO'. Il présente une forme polynomiale. On veut dire par là que le profil de la surface métallisée du sous réflecteur suit une courbe polynomiale, en général au maximum d'ordre 3 selon la formule a + bX + cX2 + dX3, a, b, c, d, pouvant être nuls.Des comparaisons entre des antennes directives paraboliques de 0,65 mètres de diamètre comportant une alimentation du type de celle décrite en relation avec la figure 2, et des antennes directives paraboliques de 0,65 mètres de diamètre réalisées selon l'exemple de réalisation en relation avec la figure 3 seront maintenant effectuées.
Les figures 4A et 4B représentent chacune une courbe représentant en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du taux de perte par réflexion pour une antenne accordée sur 15 gigahertz, selon l'art antérieur sur la figure 4A, et pour une antenne selon la présente invention figure 4B.
Les mesures du taux de perte par réflexion sont effectuées pour des fréquences allant de 14 à 16 gigahertz.
Les figures 5A et 5B représentent chacune une courbe représentant en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du taux de perte par réflexion pour une antenne accordée sur 19 gigahertz, selon l'art antérieur sur la figure 5A, et pour une antenne selon la présente invention figure 5B,
Les mesures du taux de perte par réflexion sont effectuées pour des fréquences allant de 17 à 20 gigahertz.
Dans les deux cas on constate que la bande de fréquence de l'antenne comportant l'alimentation selon l'invention est élargie puisqu'on passe d'une bande de 1,15 Ghz allant de 14,2 à 15,35 Ghz à une bande de 2 Ghz allant de 14 à 16 Ghz pour les antennes accordées à 15 gigahertz et d'une bande de 2 Ghz allant de 17,7 à 19,7 Ghz à une bande de 3 Ghz allant de 17 à 20 Ghz pour les antennes accordées à 19 gigahertz.
Il a été estimé dans les deux cas que le taux de réflexion ne pénalise pas la bande passante lorsque ce taux est inférieur à - 20 décibels.
La figure 6A représente pour une antenne accordée sur 15 gigahertz, deux courbes a et b représentant chacune, en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du gain directionnel portée en ordonnée, la courbe a en pointillés pour une alimentation selon l'art antérieur et la courbe b pour une alimentation selon la présente invention.
On voit que le gain différentiel moyen en directivité entre environ 13,5 et 15,5 gigahertz est d'environ 1,4 décibels au profit de l'antenne ayant l'alimentation selon l'invention.
La figure 6B représente pour une antenne accordée sur 19 gigahertz, deux courbes a et b représentant chacune, en fonction de la valeur de la fréquence portée en abscisse, la valeur du gain directionnel portée en ordonnée, la courbe a en pointillés pour une alimentation selon l'art antérieur et la courbe b pour une alimentation selon la présente invention.
On voit que le gain différentiel moyen en directivité entre environ 17,7 et 19,7 gigahertz est d'environ 1 décibels au profit de l'antenne ayant l'alimentation selon l'invention.
Cela se traduit par le fait que pour chacune des deux antennes, l'énergie contenue dans le lobe principal est de l'ordre de 66% de l'énergie totale alors que pour une antenne selon l'art antérieur cette proportion est d'à peine 50%.

Claims (7)

  1. Alimentation (12) d'antenne (1) comportant alignés et centrés sur un axe OO',
    un guide d'onde (20) ayant un diamètre intérieur dpipe, une première (21) et une seconde (22) extrémité,
       un corps diélectrique (23) ayant une partie (27) intérieure au guide d'onde (20) et une partie (31) extérieure au guide d'onde (20), cette partie extérieure (31) comportant une partie de forme tronconique (35) ayant une surface latérale extérieure (29) de forme tronconique ayant deux extrémités (32, 33), une extrémité de grand diamètre (32) et une extrémité (33) de petit diamètre,
    un sous réflecteur (24) placé du côté de l'extrémité (33) de grand diamètre de ladite forme tronconique (35),
       caractérisé en ce que, la partie extérieure (31) comporte, outre la partie tronconique (35), une partie cylindrique (34) de diamètre supérieur au diamètre intérieur dpipe du guide d'onde (20), cette partie cylindrique (34) étant raccordée à la partie tronconique (35) du côté de son extrémité (32) de petit diamètre, et en ce que la surface latérale extérieure (29) tronconique du corps diélectrique (23) est lisse.
  2. Alimentation (12) d'antenne (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du petit diamètre de la partie tronconique (35) est supérieure à la valeur du diamètre de la partie cylindrique (34) extérieure du corps diélectrique (23).
  3. Alimentation (12) d'antenne (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que une surface de jonction (36) du corps diélectrique entre la partie cylindrique (34) extérieure et l'extrémité (33) de petit diamètre de la partie tronconique (35) dudit corps diélectrique (23), est constituée par une couronne (36) circulaire plane perpendiculaire à l'axe OO', délimitée par deux cercles concentriques centrés sur l'axe OO', l'un ayant une valeur de diamètre égale au diamètre de la partie cylindrique (34) extérieure, la valeur du diamètre de l'autre étant égale à la valeur du petit diamètre de la surface latérale tronconique (29).
  4. Alimentation (12) d'antenne (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la longueur axiale de la partie cylindrique (34) extérieure du corps diélectrique (23) est comprise entre λ/4 et λ/2, λ désignant la longueur d'onde en espace libre de la valeur de l'onde électromagnétique ayant une fréquence médiane d'une bande de fréquence sur laquelle l'antenne (1) est accordée.
  5. Alimentation (12) d'antenne (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la valeur de la constante diélectrique εr du matériau constituant le corps diélectrique (23) est voisine de 2,5, la valeur de l'angle au sommet  de la surface du corps diélectrique est voisine de 30°.
  6. Alimentation (12) d'antenne (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la valeur du diamètre de la partie (34) cylindrique extérieure est comprise entre 1,1 et 1,3 fois la valeur du diamètre intérieur dpipe du guide d'ondes (20).
  7. Antenne directive équipée d'un réflecteur caractérisée en ce qu'elle est équipée d'une alimentation selon l'une des revendications précédentes.
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