EP1583176B1 - Antenne réflecteur à structure 3D de mise en forme de faisceaux d'ondes appartenant à des bandes de fréquences différentes - Google Patents

Antenne réflecteur à structure 3D de mise en forme de faisceaux d'ondes appartenant à des bandes de fréquences différentes Download PDF

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EP1583176B1
EP1583176B1 EP05290679A EP05290679A EP1583176B1 EP 1583176 B1 EP1583176 B1 EP 1583176B1 EP 05290679 A EP05290679 A EP 05290679A EP 05290679 A EP05290679 A EP 05290679A EP 1583176 B1 EP1583176 B1 EP 1583176B1
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EP
European Patent Office
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reflector
antenna according
concentric
front face
band
Prior art date
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EP05290679A
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German (de)
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EP1583176A1 (fr
Inventor
Thierry Judasz
Jean-François David
Jacques Maurel
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel Lucent SAS
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Publication date
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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
    • H01Q19/195—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 wherein a reflecting surface acts also as a polarisation filter or a polarising device
    • 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
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/0033—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective used for beam splitting or combining, e.g. acting as a quasi-optical multiplexer

Definitions

  • the invention relates to the field of microwave reflector (or RF) antennas, and more particularly to reflector antennas intended for the transmission and / or reception of electromagnetic waves belonging to at least two frequency bands (s).
  • frequency band (s) is meant here a band comprising at least one frequency.
  • a reflector antenna of the aforementioned type, comprises in particular a reflector responsible for reflecting the electromagnetic waves that it receives either from a local source when they are intended for a remote collector, or from a remote source when they are intended for a local collector. It is recalled that an antenna may include either one or more local sources, or one or more local collectors, or one or more local sources and one or more local collectors, possibly confused.
  • Some applications such as space applications, impose specific constraints on embedded antennas.
  • some telecommunications satellites are intended to transmit and receive several beams (or "brushes").
  • This simple solution is inefficient. Indeed, to operate according to 50 transmission beams and 50 reception beams, with one beam per antenna, it is necessary to use 100 antennas.
  • An intermediate solution is to achieve what the skilled person calls a "colorful mosaic of sources". This solution is to distribute, for example on three or four transmission antennas and three or four receiving antennas, sources to be initially adjacent, so as to free up space for each source. Each antenna is then dedicated to a single color or frequency. However, the number of antennas is still high (it is for example equal to 6 or 8).
  • the size of the reflector defines the size of the beam and its gain.
  • an antenna comprising a reflector whose front face is subdivided into a first "central” part, responsible for reflecting beams of waves at first and second frequencies, and a second "peripheral” part, surrounding the first and only selectively to reflect the lower frequency of the two, while diffracting or shifting the highest frequency as destructively as possible.
  • the radial extensions of the two parts are chosen so that the electrical dimension of the reflector (in terms of number of wavelengths) is substantially the same for the two frequencies, and therefore the widths of the two reflected beams are substantially equal.
  • R is the radius of the antenna and the whole antenna (reflector) at 20 GHz, ie R, is used. uses only 2R / 3 at 30 GHz to obtain beams of the same size at both frequencies.
  • each band has a rectangular cross section so as to introduce a destructive phase shift of 180 ° between the waves reflected on the top of the strips and those reflected in the interband space.
  • each strip has a cross section in the form of a sawtooth so as to diffract in all directions the waves having the greatest frequency.
  • the technique used for the electrical dimension of the reflector to be substantially the same for both frequencies, induces an enlargement of the main lobe of the antenna pattern for the greater of the frequencies, without specific and / or precise action on the side lobes, so that the level of the latter is high, while the quality of the main beam, associated with the main lobe, is low, and the aggregate insulation parameter (C / I) between beams of same frequency is low.
  • this technique causing the suppression or diffraction of a portion of the signal, substantially reduces the energy efficiency of the antenna.
  • the object of the invention is therefore to improve the situation.
  • a multifrequency reflector antenna comprising a reflector provided with a front face charged with reflecting beams of electromagnetic waves belonging to at least two different frequency bands (s).
  • This antenna is characterized in that the front face of its reflector preferably comprises, over its entire surface, a structure defining a three-dimensional (3D) pattern with symmetry of revolution (or rotation), chosen so as to shape the beams so that they have substantially identical radio frequency (RF) characteristics.
  • 3D three-dimensional
  • RF radio frequency
  • the beams are shaped to have substantially identical radio frequency characteristics.
  • the three-dimensional pattern may consist of concentric strips protruding or recessed having leading edges radius of gyration (or curvature) between about 1 mm and about 200 mm, and preferably between about 10 mm and about 40 mm.
  • each concentric band may extend over a chosen width, fixed or variable, and over a chosen height, fixed or variable, and the different concentric bands may be spaced from each other by a constant or variable pitch.
  • the antenna When the antenna is dedicated to transmission and reception, it comprises at least one source delivering a first beam of electromagnetic waves to be transmitted, belonging to a first frequency band (s), and at least one collector, possibly confused with the source, and responsible for collecting a second beam, belonging to a second frequency band (s).
  • the reflector is arranged to transmit the first beam from the source, after reflection and shaping by its front face, and to receive a beam of electromagnetic waves belonging to the second frequency band (s) , to transmit it to the collector in the form of the second beam after reflection and shaped by its front face.
  • the antenna When the antenna is dedicated to the only transmission, it comprises at least one source of beams to be transmitted.
  • the reflector is arranged to transmit the electromagnetic wave beams belonging to at least two different frequency bands (s) and from the source, after reflection and formatting by its front face.
  • the three-dimensional pattern is selected according to the transmission pattern of the source.
  • the antenna When the antenna is dedicated to the single reception, it comprises at least one beam collector.
  • the reflector is arranged to receive the electromagnetic wave beams belonging to at least two frequency bands (s), to transmit them to the collector after reflection and shaped by its front face.
  • the structure can either be attached to the front face or be an integral part of the front face.
  • the invention is particularly well suited, although not exclusively, to the field of space telecommunications, in particular in the Ka band (17.7 to 31 GHz).
  • the object of the invention is to allow the beam to be shaped by a reflector of a multifrequency antenna, possibly and preferably of the multibeam type.
  • the invention relates to all types of multifrequency reflector antenna, embedded or terrestrial, working in the microwave domain, in particular those above Gigahertz (GHz), and more particularly those belonging to the Ka band (17.7 GHz to 31 MHz). GHz).
  • GHz Gigahertz
  • the antennas are on board telecommunications satellites and operate in the Ka band.
  • the AR reflector antenna is, for example, exclusively dedicated to the transmission of electromagnetic waves in two frequency bands centered on the 20 GHz and 30 GHz values.
  • the first frequency band will be assimilated to its central value 20 GHz and the second frequency band to its central value 30 GHz.
  • the antenna could be dedicated either exclusively to the reception of electromagnetic wave beams belonging to at least two frequency bands, or both to the transmission of electromagnetic waves having at least one frequency and to receiving electromagnetic waves having at least one other frequency.
  • the invention relates to at least two-band frequency applications.
  • the AR multifrequency reflecting antenna shown has a source S supplying a reflector R in electromagnetic waves having the first (20 GHz) and second (30 GHz) frequencies. Any type of efficient source known to those skilled in the art can be used for this purpose.
  • the reflector R comprises a rigid shell, here secured to a deployment arm or to the structure of the spacecraft (here a satellite).
  • This rigid shell which will be discussed later, comprises a front face FA for reflecting the electromagnetic waves, delivered by the source S according to its transmission diagrams, in the form of first and second beams directed to the same terrestrial area.
  • the front face FA of the reflector R comprises an ST structure which defines a three-dimensional (3D) pattern with symmetry of revolution (or rotation). This 3D pattern is chosen to shape the two beams so that they have substantially identical radio frequency (RF) characteristics.
  • RF radio frequency
  • radiofrequency characteristics is understood to mean the electromagnetic characteristics, such as for example the beam width (or “beam width”), which characterizes the directionality of the antenna, and / or the electromagnetic radiation pattern, such as for example the distribution energy in a transverse plane (main lobe and side (or lateral) lobes), as well as eventually the weakening (or “roll off”).
  • beams of 20 and 30 GHz may have a width between about 0.5 ° and 1 ° (which corresponds to a high directivity antenna).
  • the diameter of the AR reflector antenna is between about 1500 mm and about 1600 mm, for example about 1560 mm.
  • the invention also applies to wider beams, or even much wider, but also thinner.
  • the 3D pattern is calculated using a computer, given the geometric characteristics desired for the two beams.
  • the calculation can also take into account the transmission diagrams of the S source for each of the first (here 20 GHz) and second (here 30 GHz) frequencies. This makes it possible, advantageously, to correct at least partially the imperfections of the transmission diagrams (but also those of reception when the antenna operates in reception or transmission / reception), as well as improvements not taken into account.
  • the calculation of the 3D pattern for shaping the two beams can be done in two steps: a first step of solving a two-dimensional (2D) antenna illumination problem, then a second step of generalizing the problem to a two-dimensional (2D) antenna illumination problem; 3D illumination.
  • an inverse Fourier transform is applied to it in order to obtain the corresponding current distribution.
  • the current distribution is close to a sinx / x function.
  • C T C S * C R , where C T is the total current distribution (i.e., the inverse transform of the desired far field ), C S is the contribution of the source S in amplitude and phase at the reflector R, and C R is the contribution of the reflector R to the amplitude and the phase of the total current (for example the induced phase change by a change of shape of the reflector).
  • C S C T / C S.
  • This function C R for example has the form of a truncated cosine having a maximum in the center of the reflector, then decreasing, then passing through zero, then becoming negative.
  • the 30 GHz wave meets a 3 ⁇ / 4 section, it is reflected and is out of phase by 3 ⁇ / 2 or 180 ° with respect to the neighboring section, so that it is in phase with the neighboring section.
  • the fineness or precision of the integral is proportional to the width of the sections.
  • a simple three-dimensional generalization (by first-order symmetry of revolution) then makes it possible to obtain the shape of the 3D pattern (and therefore of the reflector R) which makes it possible to obtain the desired total current distribution C T.
  • the main purpose of the 3D pattern is thus to modify the phase diagram of the reflector R, or in other words to introduce an offset pattern, with respect to a reference parabola, with symmetry of revolution (or rotation), relative to the standard form of said reflector R, for example parabolic.
  • the 3D pattern is preferably made in the form of concentric strips BC 3D protruding or recessed. It is important to note that these BC concentric bands can, in some situations, not be 360 ° continuous. They may indeed have areas in which they are interrupted. However, the shape of a concentric band BC, that is to say its cross section, is constant (apart from any interruption zones).
  • 3D patterns Three partial examples of 3D patterns are illustrated on the Figures 4 to 6 , in cross-sectional views. More specifically, the example illustrated on the figure 4 As an example, to facilitate the understanding of the invention, it corresponds to a symmetrical protruding 3D pattern, in which the concentric strips BC are all identical (width d1 constant and height h constant) and spaced apart by a constant pitch d2. Alternatively, the width d1 and the pitch d2 may be constant, and the height h may vary from one concentric band BC to another.
  • a concentric band BC may have a width d1
  • another band concentric BC may have a width d3
  • yet another concentric band BC may have a width d5.
  • the spacing between adjacent concentric bands is preferably variable (here, the spacing d2 is smaller than the spacing d4), and the height h varies preferentially from one concentric band BC to another.
  • the example shown on the figure 6 also corresponds to a hollow 3D pattern, in which all the concentric bands BC have different shapes and irregular spacings.
  • a concentric band BC may have a width d2
  • another concentric band BC may have a width d4
  • yet another concentric band BC may have a width d6.
  • the spacing between adjacent concentric bands varies (here d1 ⁇ d3 ⁇ d5 ⁇ d7), and the height h varies preferentially from one concentric band BC to another.
  • the height h is about 7.5 mm, and the widths and spacings di are between about 80 mm and 400 mm.
  • the concentric bands BC of the 3D pattern preferably comprise rounded BA leading edges having a radius of gyration (or curvature) of between about 1 mm and about 200 mm, and more preferably between about 10 mm and about 40 mm.
  • the material constituting the 3D pattern may be optionally metallized to minimize the radio losses.
  • a thermal control of the reflector R can be conventionally obtained by means of a radome placed on its front face FA and a thermal insulator, in SLI technology (for "Single Layer Insulation” or “Single Layer Insulation”) or in MLI technology (for "Multiple Layer Insulation”) multiple), for example a Kapton leaf or laminate, placed on its back side. Alternatively, one can only provide a thermal insulation on the back side.
  • FIG. 8 we have shown on the figure 8 in a cross-sectional view, an example of a portion of a 3D pattern in which the concentric strips BC have a cross-section of the type of that illustrated in FIG. figure 7 , i.e. with rounded BA leading edges.
  • the 3D pattern extends over the entire front face FA of the reflector R, as illustrated in the diagram of FIG. figure 9 , but it can also extend only on a part of the front face FA of the reflector R, and in this case there is little or no concentric band BC in the central zone, as illustrated in the diagram of the figure 10 .
  • These two diagrams represent, in a planar projection, the positions of the different concentric bands BC (which are here transformed into lines because of the projection) with respect to the center of the reflector R.
  • the abscissa axis is graduated from 1 to 201, and materializes 200 points between the center and the edge of the reflector R.
  • the ordinate axis materializes the height h (in mm) of the concentric strips BC, for example about 7.5 mm.
  • the structure ST defining the 3D pattern, can be either attached to the front face FA of the reflector R, or be an integral part thereof. So, in the example shown on the figure 11 (as well as in the examples of Figures 14 to 16 which will be discussed later), the structure ST consists of several groups of concentric bands BC reported on the front face FA of the shell of the reflector R. In this case, each group is made using a specific mold , then attached, for example by gluing, to the front face FA of the reflector shell R.
  • the structure ST is an integral part of the shell of the reflector R.
  • the mold allowing the development of the shell, therefore comprises the negative impression of the structure ST.
  • the 3D pattern is therefore manufactured at the same time as the shell, by cooking, for example at 180 ° C (the temperature of course depends on the type of resin used).
  • Such molds can be made using the so-called 5D machining technology.
  • the shell can be made with a spacer of constant thickness or not.
  • the ST structure is also an integral part of the reflector shell R.
  • the front face FA and the rear face AR comprise the 3D pattern.
  • This embodiment of the reflector shell R facilitates its development, especially in series by molding or by hot stamping (between a punch and a counter punch), or by any other technique. It is important to note that only the FA front panel is functional.
  • the reflector according to the invention can be installed in the same way as any traditional reflector. So, in the example shown on the figure 14 , in a cross-sectional view, the R-type reflector, in the so-called "thick shell” technology, in a sandwich concept, is mounted on a BD deployment arm connected to a platform of the satellite.
  • the R-type reflector of the so-called "thin shell stiffened" type of technology in a sandwich concept, is mounted on a rigid structure SR of the satellite, for example by means of L-shaped clips.
  • a rigid structure SR of the satellite for example by means of L-shaped clips.
  • the reflector, ultra-thin shell is mounted on a so-called monolithic SR rigid structure, consisting of a single element or an assembly of monolithic elements, for example by means of L-shaped clips, possibly glued.
  • a so-called monolithic SR rigid structure consisting of a single element or an assembly of monolithic elements, for example by means of L-shaped clips, possibly glued.
  • Such an arrangement also offers good mechanical strength and good dimensional stability.
  • the multifrequency reflector antenna according to the invention offers many advantages compared to antennas of the prior art.
  • the number of antennas can be divided by two (this number can, for example, be reduced to 3 or 4 when in the prior art it is equal to 6 or 8).
  • the invention is not limited to the embodiments of multifrequency reflector antenna described above, only by way of example, but it encompasses all the variants that may be considered by those skilled in the art within the context of the claims herein. -after.
  • the invention relates to any reflector antenna provided with a structure defining a three-dimensional pattern with symmetry of revolution and having rounded and "soft" leading edges.

Landscapes

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

Description

  • L'invention concerne le domaine des antennes réflecteur hyperfréquences (ou RF), et plus particulièrement les antennes réflecteur destinées à la transmission et/ou la réception d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes de fréquence(s).
  • On entend ici par bande de fréquence(s), une bande comportant au moins une fréquence.
  • Une antenne réflecteur, du type précité, comporte notamment un réflecteur chargé de réfléchir les ondes électromagnétiques qu'il reçoit soit d'une source locale lorsqu'elles sont destinées à un collecteur distant, soit d'une source distante lorsqu'elles sont destinées à un collecteur local. Il est rappelé qu'une antenne peut comporter soit une ou plusieurs sources locales, soit un ou plusieurs collecteurs locaux, soit encore une ou plusieurs sources locales et un ou plusieurs collecteurs locaux, éventuellement confondus.
  • Certaines applications, comme par exemple des applications spatiales, imposent des contraintes spécifiques aux antennes embarquées. Par exemple, certains satellites de télécommunications sont destinés à transmettre et à recevoir plusieurs faisceaux (ou « pinceaux »). Pour atteindre cet objectif, il a été initialement proposé de mettre en parallèle plusieurs antennes monofréquence et/ou monofaisceau, dédiées chacune à la transmission ou à la réception. Cette solution simple est inefficace. En effet, pour fonctionner selon 50 faisceaux de transmission et 50 faisceaux de réception, avec un faisceau par antenne, il faut utiliser 100 antennes.
  • Certes il est en théorie possible de regrouper tous les faisceaux de transmission sur une antenne de transmission et tous les faisceaux de réception sur une antenne de réception. Mais, cette solution est impossible à mettre en oeuvre en pratique car elle ne permet pas de loger toutes les sources (de transmission ou de réception) les unes à côté des autres sur des antennes de taille et de poids compatibles avec des applications spatiales.
  • Une solution intermédiaire consiste à réaliser ce que l'homme de l'art appelle une « mosaïque colorée de sources ». Cette solution consiste à répartir, par exemple sur trois ou quatre antennes de transmission et trois ou quatre antennes de réception, des sources devant être initialement voisines, de manière à libérer de la place pour chaque source. Chaque antenne est alors dédiée à une unique couleur ou fréquence. Cependant, le nombre d'antennes demeure encore élevé (il est par exemple égal à 6 ou 8).
  • Par ailleurs, dans certaines applications, comme par exemple les applications multimédia en bande Ka, qui nécessitent des antennes multifaisceaux et/ou multifréquences offrant une grande directivité selon plusieurs fréquences différentes, on a fréquemment besoin de nombreux faisceaux (par exemple 50) relativement fins, et donc à fort gain, pour chacune des fréquences, et donc de sources et/ou de collecteurs spécifiques. Or, la conception de telles sources et de tels collecteurs est particulièrement difficile, voire impossible, compte tenu des contraintes rencontrées.
  • Il est rappelé que la taille du réflecteur définit la taille du faisceau et son gain. Dans une bonne approximation la largeur (θ) d'un faisceau à -3 dB est en effet égale à 65 fois la longueur d'onde λ (en millimètre) des ondes à transmettre divisée par le diamètre D (en millimètre) de l'antenne, soit θ = 65λ/D. Par conséquent, en présence d'une unique antenne et d'ondes présentant deux fréquences sensiblement différentes, comme par exemple 20 et 30 GHz, la largeur du faisceau de 30 GHz est plus étroite que la largeur du faisceau de 20 GHZ, du fait que la fréquence f (en GHz) et la longueur d'onde λ (en mm) sont liées par la relation λ = 300/f. Les zones qui reçoivent, ou d'où proviennent, les deux faisceaux transmis sont alors (très) différentes. De même, la zone d'où provient l'un des deux faisceaux ne correspond pas à la zone qui reçoit l'autre faisceau. Cela représente un réel inconvénient.
  • Afin de tenter de remédier à cet inconvénient, il a été proposé, notamment dans le document brevet EP 1 083 625 , une antenne comportant un réflecteur dont la face avant est subdivisée en une première partie « centrale », chargée de réfléchir des faisceaux d'ondes à des première et seconde fréquences, et une seconde partie « périphérique », entourant la première et chargée de ne réfléchir de façon sélective que la fréquence la moins élevée des deux, tout en diffractant ou en déphasant de façon destructive le plus possible la fréquence la plus élevée. Les extensions radiales des deux parties sont choisies de sorte que la dimension électrique du réflecteur (en terme de nombre de longueurs d'onde) soit sensiblement la même pour les deux fréquences, et par conséquent que les largeurs des deux faisceaux réfléchis soient sensiblement égales. Par exemple, dans le cas de faisceaux de 20 et 30 GHz, si R est le rayon de l'antenne et que l'on utilise toute l'antenne (réflecteur) à 20 GHz, c'est-à-dire R, on utilise seulement 2R/3 à 30 GHz pour obtenir des faisceaux de même taille aux deux fréquences.
  • Afin d'empêcher que les ondes présentant la plus grande fréquence ne soient réfléchies par la seconde partie de l'antenne, cette dernière comprend un réseau de bandes concentriques, en saillie ou en creux, présentant des dimensions identiques et de pas constant. Dans un premier mode de réalisation, chaque bande présente une section transverse rectangulaire de manière à introduire un déphasage destructif de 180° entre les ondes réfléchies sur le sommet des bandes et celles réfléchies dans l'espace interbandes. Dans un second mode de réalisation, chaque bande présente une section transverse en forme de dent de scie de manière à diffracter dans toutes les directions les ondes présentant la plus grande fréquence.
  • Pour que le premier mode de réalisation puisse produire le résultat escompté (suppression par déphasage destructif), il est impératif que le profil rectangulaire du réseau soit rigoureusement respecté. De même, pour que le second mode de réalisation puisse produire le résultat escompté (diffraction dans toutes les directions), il est impératif que le profil en dent de scie effilée (triangle rectangle) du réseau soit rigoureusement respecté.
  • De tels profils abruptes peuvent être obtenus dans des matériaux métalliques (typiquement de densité supérieure à 2,7) tels que l'aluminium, ou l'acier, ou encore un alliage. Mais, il est notablement plus difficile de les obtenir à l'aide des matériaux couramment utilisés dans les applications spatiales, comme par exemple les matériaux composites fibres de carbone /résine organique ou autre (par exemple le CFRP pour « Carbon Fiber Reinforced Plastics »). Par conséquent, la solution proposée dans le document brevet précité peut certes être mise en oeuvre dans le cas d'une application terrestre, mais pas dans le cas d'une application spatiale ou lorsque la masse est pénalisante pour le reste d'une mission.
  • En outre, la technique, utilisée pour que la dimension électrique du réflecteur soit sensiblement la même pour les deux fréquences, induit un élargissement du lobe principal du diagramme d'antenne pour la plus grande des fréquences, sans action spécifique et/ou précise sur les lobes secondaires (ou latéraux), si bien que le niveau de ces derniers est élevé, tandis que la qualité du faisceau principal, associé au lobe principal, est faible, et que le paramètre d'isolation agrégée (C/I) entre faisceaux de même fréquence est faible.
  • Par ailleurs, cette technique provoquant la suppression ou la diffraction d'une partie du signal, réduit sensiblement l'efficacité énergétique de l'antenne.
  • Enfin, cette technique ne prend pas en compte le diagramme de transmission de la (ou des) source(s) qui comporte généralement des imperfections qui demeurent de ce fait non corrigées, ou bien des améliorations non prises en compte.
  • Aucune antenne réflecteur connue n'apportant une entière satisfaction, l'invention a donc pour but d'améliorer la situation.
  • Elle propose à cet effet une antenne réflecteur multifréquences comportant un réflecteur muni d'une face avant chargée de réfléchir des faisceaux d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes de fréquence(s) différentes.
  • Cette antenne se caractérise par le fait que la face avant de son réflecteur comporte, de préférence sur toute sa surface, une structure définissant un motif tridimensionnel (3D) à symétrie de révolution (ou de rotation), choisi de manière à mettre en forme les faisceaux de sorte qu'ils présentent des caractéristiques radiofréquences (RF) sensiblement identiques.
  • Ainsi, contrairement à la technique antérieure dans laquelle une partie du signal est supprimée, soit par déphasage destructif, soit par diffraction, ici les faisceaux sont mis en forme afin de présenter des caractéristiques radiofréquences sensiblement identiques.
  • Le motif tridimensionnel peut être constitué de bandes concentriques en saillie ou en creux comportant des bords d'attaque à rayon de giration (ou de courbure) compris entre environ 1 mm et environ 200 mm, et préférentiellement entre environ 10 mm et environ 40 mm.
  • Par ailleurs, chaque bande concentrique peut s'étendre sur une largeur choisie, fixe ou variable, et sur une hauteur choisie, fixe ou variable, et les différentes bandes concentriques peuvent être espacées les unes des autres d'un pas constant ou variable.
  • Lorsque l'antenne est dédiée à la transmission et à la réception, elle comprend au moins une source délivrant un premier faisceau d'ondes électromagnétiques à transmettre, appartenant à une première bande de fréquence(s), et au moins un collecteur, éventuellement confondu avec la source, et chargé de collecter un second faisceau, appartenant à une seconde bande de fréquence(s). Dans ce cas, le réflecteur est agencé de manière à transmettre le premier faisceau provenant de la source, après réflexion et mise en forme par sa face avant, et à recevoir un faisceau d'ondes électromagnétiques appartenant à la seconde bande de fréquence(s), pour le transmettre au collecteur sous la forme du second faisceau après réflexion et mise en forme par sa face avant.
  • Lorsque l'antenne est dédiée à la seule transmission, elle comprend au moins une source de faisceaux à transmettre. Dans ce cas, le réflecteur est agencé de manière à transmettre les faisceaux d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes de fréquence(s) différentes et provenant de la source, après réflexion et mise en forme par sa face avant.
  • Dans les deux modes de réalisation d'antenne qui précèdent, il est avantageux que le motif tridimensionnel soit choisi en fonction du diagramme de transmission de la source.
  • Lorsque l'antenne est dédiée à la seule réception, elle comprend au moins un collecteur de faisceaux. Dans ce cas, le réflecteur est agencé de manière à recevoir les faisceaux d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes de fréquence(s), pour les transmettre au collecteur après réflexion et mise en forme par sa face avant.
  • Enfin, la structure peut soit être rapportée sur la face avant, soit faire partie intégrante de la face avant.
  • L'invention est particulièrement bien adaptée, bien que de façon non exclusive, au domaine des télécommunications spatiales, en particulier dans la bande Ka (17,7 à 31 GHz).
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un exemple de réalisation d'une antenne réflecteur multifréquences selon l'invention, dédiée à la transmission,
    • la figure 2 illustre un exemple de distribution de courant total (CT en unité arbitraire) en fonction du rayon du réflecteur (en unité arbitraire),
    • la figure 3 illustre un exemple de surface ou motif de décalage par rapport à une parabole de référence, la barre placée à droite du diagramme matérialisant l'écart par rapport à la parabole de référence en fonction du niveau de gris,
    • la figure 4 citée comme exemple afin de faciliter à la compréhension de l'invention illustre de façon très schématique, dans une vue en coupe transversale, un exemple de structure de mise en forme de faisceaux, de type symétrique, en saillie,
    • la figure 5 illustre de façon très schématique, dans une vue en coupe transversale, un premier exemple de réalisation d'une structure de mise en forme de faisceaux, à espacements irréguliers de bandes concentriques en saillie,
    • la figure 6 illustre de façon très schématique, dans une vue en coupe transversale, un deuxième exemple de réalisation d'une structure de mise en forme de faisceaux, à espacements irréguliers de bandes concentriques en creux,
    • la figure 7 illustre de façon très schématique, dans une vue en coupe transversale, une bande concentrique d'une structure de mise en forme de faisceaux,
    • la figure 8 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un troisième exemple de réalisation d'une partie d'une structure de mise en forme de faisceaux, à espacements irréguliers de bandes concentriques du type de celle illustrée sur la figure 7,
    • la figure 9 illustre de façon schématique, dans une vue du dessus, un premier exemple de réalisation d'une projection planaire d'une partie d'une structure de mise en forme de faisceaux, à espacements irréguliers de bandes concentriques,
    • la figure 10 illustre de façon schématique, dans une vue du dessus, un second exemple de réalisation d'une projection planaire d'une partie d'une structure de mise en forme de faisceaux, à espacements irréguliers de bandes concentriques,
    • la figure 11 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un premier exemple de réalisation d'une partie d'un réflecteur équipé d'une structure rapportée de mise en forme de faisceaux,
    • la figure 12 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un deuxième exemple de réalisation d'une partie d'un réflecteur comportant une structure de mise en forme de faisceaux réalisée par moulage en creux de sa face avant,
    • la figure 13 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un troisième exemple de réalisation d'une partie d'un réflecteur comportant une structure de mise en forme de faisceaux réalisée par moulage en creux de sa face avant et moulage en saillie de sa face arrière,
    • la figure 14 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un réflecteur cellulaire en technologie dite « coque épaisse », de type sandwich, similaire à celui de la figure 11, monté sur un bras de déploiement relié lui-même à une plateforme de satellite,
    • la figure 15 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un réflecteur cellulaire en technologie dite « coque mince raidie », de type sandwich, monté sur une structure rigide de support d'un satellite, et
    • la figure 16 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un réflecteur à coque ultrafine, monté sur une structure rigide de support constituée à partir d'éléments monolithiques assemblés.
  • Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
  • L'invention a pour objet de permettre la mise en forme de faisceaux par un réflecteur d'une antenne multifréquences, éventuellement et de préférence de type multifaisceaux.
  • L'invention concerne tous les types d'antenne réflecteur multifréquences, embarqués ou terrestres, travaillant dans le domaine des hyperfréquences, en particulier celles supérieures au gigahertz (GHz), et plus particulièrement celles appartenant à la bande Ka (17,7 GHz à 31 GHz).
  • Dans la description qui suit, on considère, à titre d'exemple illustratif, que les antennes sont embarquées sur des satellites de télécommunications et fonctionnent dans la bande Ka.
  • On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire un exemple de réalisation d'une antenne réflecteur multifréquences AR, selon l'invention. Dans cet exemple, l'antenne à réflecteur AR est, par exemple, exclusivement dédiée à la transmission d'ondes électromagnétiques selon deux bandes de fréquences centrées sur les valeurs 20 GHz et 30 GHz. Afin de simplifier la description, on assimilera dans ce qui suit la première bande de fréquences à sa valeur centrale 20 GHz et la seconde bande de fréquences à sa valeur centrale 30 GHz.
  • Bien entendu, l'antenne pourrait être dédiée soit exclusivement à la réception de faisceaux d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes de fréquence(s), soit à la fois à la transmission d'ondes électromagnétiques présentant au moins une fréquence et à la réception d'ondes électromagnétiques présentant au moins une autre fréquence. D'une manière générale l'invention concerne les applications au moins bi-bande de fréquences.
    L'antenne réflecteur multifréquences AR illustrée comporte une source S alimentant un réflecteur R en ondes électromagnétiques présentant les premières (20 GHz) et seconde (30 GHz) fréquences. Tout type de source efficace connue de l'homme de l'art peut être utilisé à cet effet.
  • Bien entendu, au lieu d'une unique source S délivrant à la fois les première et seconde fréquences, selon des diagrammes de transmission choisis, on pourrait avoir deux sources délivrant chacune l'une des première et seconde fréquences selon un diagramme de transmission choisi. Ce qui est important ici ce n'est pas le nombre de sources utilisés, mais l'écart de fréquence entre les première et seconde fréquences.
  • Le réflecteur R comporte une coque rigide, ici solidarisée à un bras de déploiement ou à la structure de l'engin spatial (ici un satellite). Cette coque rigide, sur laquelle on reviendra plus loin, comporte une face avant FA destinée à réfléchir les ondes électromagnétiques, délivrées par la source S conformément à ses diagrammes de transmission, sous la forme de premier et second faisceaux dirigés vers une même zone terrestre.
  • Selon l'invention, la face avant FA du réflecteur R comprend une structure ST qui définit un motif tridimensionnel (3D) à symétrie de révolution (ou de rotation). Ce motif 3D est choisi de manière à mettre en forme les deux faisceaux de sorte qu'ils présentent des caractéristiques radiofréquences (RF) sensiblement identiques.
  • On entend ici par « caractéristiques radiofréquences » les caractéristiques électromagnétiques, comme par exemple la largeur de faisceau (ou « beam width »), qui caractérise la directivité de l'antenne, et/ou le diagramme de rayonnement électromagnétique, comme par exemple la répartition énergétique dans un plan transversal (lobe principal et lobes secondaires (ou latéraux)), ainsi qu'éventuellement l'affaiblissement (ou « Roll off »).
  • En raison de cette mise en forme des faisceaux par la structure ST du réflecteur R, on peut obtenir des faisceaux (ou pinceaux) très fins. Par exemple, des faisceaux de 20 et 30 GHz peuvent présenter une largeur comprise entre environ 0,5° et 1° (ce qui correspond à une antenne de grande directivité). Dans ce cas, le diamètre de l'antenne à réflecteur AR est compris entre environ 1500 mm et environ 1600 mm, par exemple environ 1560 mm.
  • Bien entendu, l'invention s'applique également à des faisceaux plus larges, voire beaucoup plus larges, mais également plus fins.
  • Le motif 3D est calculé à l'aide d'un ordinateur, compte tenu des caractéristiques géométriques désirées pour les deux faisceaux. Le calcul peut également tenir compte des diagrammes de transmission de la source S pour chacune des première (ici 20 GHz) et seconde (ici 30 GHz) fréquences. Cela permet en effet, avantageusement, de corriger au moins partiellement les imperfections des diagrammes de transmission (mais également ceux de réception lorsque l'antenne fonctionne en réception ou en transmission/réception), ainsi que des améliorations non prises en compte.
  • Le calcul du motif 3D permettant la mise en forme des deux faisceaux peut être effectué en deux étapes : une première étape consistant à résoudre un problème d'illumination d'antenne bidimensionnelle (2D), puis une seconde étape consistant à généraliser le problème à une illumination 3D.
  • Le problème 2D à résoudre porte sur la détermination du champ électromagnétique E, issu de l'ouverture, en fonction de l'angle θ représentant les angles de visée de l'antenne (en général compris entre 0° et 180°), donné par la formule suivante : E θ = ∫ ouverture ⁢ I d ⋅ e - jkd . cos θ
    Figure imgb0001
        où Id est le courant dans l'ouverture, k est le nombre d'onde (k=2π/λ), d est une distance dans l'ouverture, et λ est la longueur d'onde.
  • Afin de faciliter la résolution, on peut effectuer le changement de variable suivant : ψ = π.cos(θ) + α.
  • On cherche à déterminer une distribution de courant permettant d'obtenir un diagramme de champ lointain aussi proche que possible d'une fonction de type « porte » (ou créneau) ou d'un diagramme de type Chebychev présentant des lobes secondaires (ou latéraux) de très faible niveau (par exemple de -30 dB).
  • Une fois le champ lointain désiré choisi, on lui applique une transformée de Fourier inverse afin d'obtenir la distribution de courant correspondante. Par exemple, lorsque le diagramme de champ lointain est une fonction porte, la distribution de courant est proche d'une fonction sinx/x.
  • On peut ensuite séparer en deux parties la distribution de courant total selon la formule suivante : CT = CS * CR, où CT est la distribution de courant total (c'est-à-dire la transformée inverse du champ lointain désiré), CS est la contribution de la source S en amplitude et en phase au niveau du réflecteur R, et CR est la contribution du réflecteur R à l'amplitude et à la phase du courant total (par exemple le changement de phase induit par un changement de forme du réflecteur).
  • Il est ici rappelé que la contribution CS de la source S dépend de son diagramme de transmission (lequel peut être adapté en fonction de la largeur d'ouverture de la source S). CS étant connue et CT ayant été déterminée, on peut alors déduire CR de la dernière formule : CR = CT / CS.
  • Il est important de noter que la contribution CR du réflecteur porte à la fois sur l'amplitude et la phase, signes compris.
  • Cette fonction CR a par exemple la forme d'un cosinus tronqué présentant un maximum au centre du réflecteur, puis décroissant, puis passant par zéro, puis devenant négatif.
  • Pour approximer cette fonction on peut juxtaposer des sections de réflecteur de hauteur 0 mm (section normale) et des sections de hauteur égale à 7,5 mm (section rehaussée) ou bien à - 7,5 mm (section abaissée), dans le cas des deux fréquences 20 et 30 GHz. En effet, les longueurs d'onde sont alors de 15 et 10 mm, et 7,5 mm représente λ/2 et 3λ/4 respectivement pour les deux fréquences.
  • Lorsque l'onde à 20 GHz rencontre une section λ/2, elle se réfléchit et se retrouve déphasée de λ par rapport à la section voisine, si bien qu'elle est en phase avec l'onde voisine.
  • Lorsque l'onde à 30 GHz rencontre une section 3λ/4, elle se réfléchie et se retrouve déphasée de 3λ/2 ou 180° par rapport à la section voisine, si bien qu'elle est en phase avec la section voisine.
  • L'intégrale de sections voisines est donc d'autant plus positive que les sections sont « normales ». Elle est d'autant plus négative que le nombre de sections rehaussées (ou abaissées) est important. Ainsi, on peut approximer la fonction CR en juxtaposant des sections normales (ou positives) et des sections rehaussées (ou négatives, ou abaissées) en proportions nécessaires selon l'amplitude et le signe local de CR.
  • La finesse ou précision de l'intégrale est proportionnelle à la largeur des sections.
  • Un exemple de distribution de courant total CT en fonction du rayon du réflecteur est donné sur la figure 2.
  • Une simple généralisation à trois dimensions (par symétrie de révolution au premier ordre) permet alors d'obtenir la forme du motif 3D (et donc du réflecteur R) qui permet d'obtenir la distribution de courant total CT désirée. Le motif 3D a donc pour objet principal de modifier le diagramme de phase du réflecteur R, ou en d'autres termes d'introduire un motif de décalage, par rapport à une parabole de référence, à symétrie de révolution (ou de rotation), par rapport à la forme standard dudit réflecteur R, par exemple parabolique.
  • Un exemple d'un tel motif de décalage est illustré sur la figure 3.
  • Afin de mettre en oeuvre le motif de décalage précité, le motif 3D est préférentiellement réalisé sous la forme de bandes concentriques BC 3D en saillie ou en creux. Il est important de noter que ces bandes concentriques BC peuvent, dans certaines situations, ne pas être continues sur 360°. Elles peuvent en effet présenter des zones dans lesquelles elles sont interrompues. Cependant, la forme d'une bande concentrique BC, c'est-à-dire sa section transverse, est constante (en dehors des éventuelles zones d'interruption).
  • Trois exemples partiels de motifs 3D sont illustrés sur les figures 4 à 6, dans des vues en coupe transversale. Plus précisément, l'exemple illustré sur la figure 4 citée comme exemple afin de faciliter à la compréhension de l'invention correspond à un motif 3D symétrique en saillie, dans lequel les bandes concentriques BC sont toutes identiques (largeur d1 constante et hauteur h constante) et espacées d'un pas d2 constant. En variante, la largeur d1 et le pas d2 peuvent être constants, et la hauteur h peut varier d'une bande concentrique BC à l'autre.
  • L'exemple illustré sur la figure 5 correspond à un motif 3D en saillie, dans lequel certaines bandes concentriques BC présentent des formes différentes et des espacements irréguliers. Par exemple, une bande concentrique BC peut présenter une largeur d1, une autre bande concentrique BC peut présenter une largeur d3, et encore une autre bande concentrique BC peut présenter une largeur d5. Dans ce cas, l'espacement entre bandes concentriques voisines est préférentiellement variable (ici, l'espacement d2 est plus petit que l'espacement d4), et la hauteur h varie préférentiellement d'une bande concentrique BC à l'autre.
  • L'exemple illustré sur la figure 6 correspond également à un motif 3D en creux, dans lequel toutes les bandes concentriques BC présentent des formes différentes et des espacements irréguliers. Par exemple, une bande concentrique BC peut présenter une largeur d2, une autre bande concentrique BC peut présenter une largeur d4, et encore une autre bande concentrique BC peut présenter une largeur d6. Dans ce cas, l'espacement entre bandes concentriques voisines varie (ici d1 ≠ d3 ≠ d5 ≠ d7), et la hauteur h varie préférentiellement d'une bande concentrique BC à l'autre.
  • Par exemple, la hauteur h est égale à environ 7,5 mm, et les largeurs et espacements di sont compris entre environ 80 mm et 400 mm.
  • Comme cela est mieux illustré sur la figure 7, les bandes concentriques BC du motif 3D comportent préférentiellement des bords d'attaque BA arrondis présentant un rayon de giration (ou de courbure) compris entre environ 1 mm et environ 200 mm, et plus préférentiellement entre environ 10 mm et environ 40 mm.
  • Cela permet avantageusement de réaliser la structure ST définissant le motif 3D à l'aide des matériaux ultralégers couramment utilisés dans les applications spatiales, et notamment en matériaux composites fibres de carbone / matrice organique ou autre (par exemple en CFRP pour « Carbon Fiber Reinforced Plastics »), ou en tout autre matériau équivalent connu de l'homme de l'art, comme par exemple des laminés préimprégnés carbone /résine (unidirectionnels ou tissés).
  • Le matériau constituant le motif 3D peut être éventuellement métallisé afin de minimiser les pertes radioélectriques. Par ailleurs, un contrôle thermique du réflecteur R peut être classiquement obtenu au moyen d'un radome placé sur sa face avant FA et d'un isolant thermique, en technologie SLI (pour « Single Layer Insulation » ou Isolation à une couche) ou en technologie MLI (pour « Multiple Layer Insulation » ou Isolation à couche multiple), par exemple une feuille ou un feuilleté de Kapton, placé sur sa face arrière. En variante, on peut seulement prévoir un isolant thermique sur la face arrière.
  • Il est important de noter que d'autres matériaux plus lourds, comme par exemple l'aluminium, l'acier, ou un alliage, peuvent être utilisés dans des applications pour lesquelles le poids ne représente pas un inconvénient, comme par exemple dans les applications terrestres.
  • On a représenté sur la figure 8, dans une vue en coupe transversale, un exemple de portion de motif 3D dans lequel les bandes concentriques BC présentent une section transverse du type de celle illustrée sur la figure 7, c'est-à-dire à bords d'attaque BA arrondis.
  • En général le motif 3D s'étend sur toute la face avant FA du réflecteur R, comme illustré sur le diagramme de la figure 9, mais il peut également s'étendre seulement sur une partie de la face avant FA du réflecteur R, et dans ce cas il y a peu ou pas de bande concentrique BC dans la zone centrale, comme illustré sur le diagramme de la figure 10. Ces deux diagrammes représentent, dans une projection planaire, les positions des différentes bandes concentriques BC (qui sont ici transformées en lignes du fait de la projection) par rapport au centre du réflecteur R. L'axe des abscisses est gradué de 1 à 201, et matérialise 200 points compris entre le centre et le bord du réflecteur R. L'axe des ordonnées matérialise la hauteur h (en mm) des bandes concentriques BC, par exemple environ 7,5 mm.
  • Par ailleurs, la structure ST, définissant le motif 3D, peut être soit rapportée sur la face avant FA du réflecteur R, soit faire partie intégrante de celui-ci. Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 11 (ainsi que dans les exemples des figures 14 à 16 sur lesquels on reviendra plus loin), la structure ST est constituée de plusieurs groupes de bandes concentriques BC rapportés sur la face avant FA de la coque du réflecteur R. Dans ce cas, chaque groupe est réalisé à l'aide d'un moule spécifique, puis rapporté, par exemple par collage, sur la face avant FA de la coque du réflecteur R.
  • Dans l'exemple illustré sur la figure 12, la structure ST fait partie intégrante de la coque du réflecteur R. Le moule, permettant l'élaboration de la coque, comporte par conséquent l'empreinte en négatif de la structure ST. Le motif 3D est donc fabriqué en même temps que la coque, par cuisson, par exemple à 180°C (la température dépend bien entendu du type de résine utilisé). De tels moules peuvent être réalisés au moyen de la technologie d'usinage dite 5D. On peut noter que la coque peut être réalisée avec un espaceur d'épaisseur constante ou non.
  • Dans l'exemple illustré sur la figure 13, la structure ST fait également partie intégrante de la coque du réflecteur R. Contrairement à l'exemple de la figure 12 dans lequel seul la face avant comporte le motif 3D, ici la face avant FA et la face arrière AR comportent le motif 3D. Cela nécessite un moule comportant une première portion munie du motif 3D en négatif et une seconde portion munie du motif 3D en positif. Ce mode de réalisation de la coque du réflecteur R facilite son élaboration, notamment en série par moulage ou par estampage à chaud (entre un poinçon et un contre-poinçon), ou encore par toute autre technique. Il est important de noter que seule la face avant FA est fonctionnelle.
  • Comme cela est illustré sur les figures 14 à 16, le réflecteur selon l'invention peut être installé de la même façon que n'importe quel réflecteur traditionnel. Ainsi, dans l'exemple illustré sur la figure 14, dans une vue en coupe transversale, le réflecteur R, de type cellulaire en technologie dite « coque épaisse », en concept sandwich, est monté sur un bras de déploiement BD relié à une plateforme du satellite.
  • Dans l'exemple illustré sur la figure 15, dans une vue en coupe transversale, le réflecteur R, de type cellulaire en technologie dite « coque mince raidie », en concept sandwich, est monté sur une structure rigide SR du satellite, par exemple au moyen de clips en L. Un tel agencement offre une bonne tenue mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle.
  • Dans l'exemple illustré sur la figure 16, dans une vue en coupe transversale, le réflecteur, à coque ultrafine, est monté sur une structure rigide SR dite monolithique, constituée d'un unique élément ou d'un assemblage d'éléments monolithiques, par exemple au moyen de clips en L, éventuellement collés. Un tel agencement offre également une bonne tenue mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle.
  • L'antenne réflecteur multifréquences selon l'invention offre de nombreux avantages comparée aux antennes de l'art antérieur.
  • Ainsi, elle permet d'obtenir des faisceaux présentant des largeurs de faisceau, sensiblement identiques, sans perte d'efficacité.
  • Elle permet en outre de réduire les lobes secondaires (ou latéraux) quelle que soit la fréquence considérée, ce qui confère une bonne isolation des différentes fréquences et un bon rapport C/I d'isolation agrégée.
  • Elle permet également d'obtenir des faisceaux présentant des roll-offs comparables, voire même sensiblement identiques, et réduits.
  • Elle permet également de prendre en compte le diagramme d'émission de la source et/ou le diagramme de réception du collecteur, afin d'en corriger les éventuelles imperfections.
  • Elle permet enfin une utilisation dans tout type d'application et en particulier dans les applications spatiales, notamment du fait que le nombre d'antennes peut être divisé par deux (ce nombre peut en effet, par exemple, être ramené à 3 ou 4 quand dans la technique antérieur il est égal à 6 ou 8).
  • L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation d'antenne réflecteur multifréquences décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.
  • Ainsi, l'invention concerne toute antenne réflecteur munie d'une structure définissant un motif tridimensionnel à symétrie de révolution et présentant des bords d'attaque de forme arrondie et « doux ».

Claims (16)

  1. Antenne réflecteur multifréquences (AR) comportant un réflecteur (R) muni d'une face avant (FA) propre à réfléchir des faisceaux d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes différentes d'au moins une fréquence, ladite face avant (FA) comporte une structure (ST) définissant un motif tridimensionnel à symétrie de révolution, choisi de manière à mettre en forme lesdits faisceaux de sorte qu'ils présentent des caractéristiques radiofréquences sensiblement identiques, ledit motif tridimensionnel est constitué de bandes concentriques (BC) en saillie chaque bande concentrique (BC) s'étendant sur une largeur choisie et sur une hauteur choisie caractérisée en ce que ladite largeur choisie est variable d'une bande concentrique (BC) à une autre bande concentrique (BC) et/ou en ce que lesdites bandes concentriques (BC) sont espacées les unes des autres d'un pas variable.
  2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure (ST) s'étend sensiblement sur toute la surface de ladite face avant (FA).
  3. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit motif tridimensionnel est constitué de bandes concentriques (BC) en saillie comportant des bords d'attaque (BA) à rayon de courbure ou de giration compris entre environ 1 mm et environ 200 mm.
  4. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit motif tridimensionnel est constitué de bandes concentriques (BC) en creux comportant des bords d'attaque (BA) à rayon de courbure ou de giration compris entre environ 1 mm et environ 200 mm.
  5. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits bords d'attaque (BA) présentent un rayon de courbure ou de giration compris entre environ 10 mm et environ 40 mm.
  6. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite largeur choisie est constante d'une bande concentrique (BC) à une autre bande concentrique (BC).
  7. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite hauteur choisie est variable d'une bande concentrique (BC) à une autre bande concentrique (BC).
  8. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite hauteur choisie est constante d'une bande concentrique (BC) à une autre bande concentrique (BC).
  9. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites bandes concentriques (BC) sont espacées les unes des autres d'un pas constant.
  10. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une source (S) propre à délivrer au moins un premier faisceau d'ondes électromagnétiques à transmettre, appartenant à une première bande de fréquence(s), et au moins un collecteur propre à collecter au moins un second faisceau, appartenant à une seconde bande de fréquence(s), et en ce que ledit réflecteur (R) est agencé pour transmettre ledit premier faisceau provenant de ladite source (S), après réflexion et mise en forme par sa face avant (FA), et pour recevoir un faisceau d'ondes électromagnétiques appartenant à ladite seconde bande de fréquence(s), et le transmettre audit collecteur sous la forme dudit second faisceau après réflexion et mise en forme par sa face avant (FA).
  11. Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce que ladite source (S) et ledit collecteur sont confondus.
  12. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une source (S) de faisceaux à transmettre, et en ce que ledit réflecteur (R) est agencé pour transmettre lesdits faisceaux d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes de fréquence(s) différentes et provenant de ladite source (S), après réflexion et mise en forme par sa face avant (FA).
  13. Antenne selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit motif tridimensionnel est choisi en fonction d'un diagramme de transmission de ladite source (S).
  14. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un collecteur de faisceaux, et en ce que ledit réflecteur (R) est agencé pour recevoir lesdits faisceaux d'ondes électromagnétiques appartenant à au moins deux bandes de fréquence(s), et les transmettre audit collecteur après réflexion et mise en forme par sa face avant (FA).
  15. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure (ST) est rapportée sur ladite face avant (FA).
  16. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure (ST) fait partie intégrante dudit réflecteur (R).
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