EP2811574B1 - Radôme rigide pour une antenne à réflecteur concave - Google Patents

Radôme rigide pour une antenne à réflecteur concave Download PDF

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EP2811574B1
EP2811574B1 EP13305736.4A EP13305736A EP2811574B1 EP 2811574 B1 EP2811574 B1 EP 2811574B1 EP 13305736 A EP13305736 A EP 13305736A EP 2811574 B1 EP2811574 B1 EP 2811574B1
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EP
European Patent Office
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layer
radome
antenna
surface area
layers
Prior art date
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EP13305736.4A
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Armel Le Bayon
Denis Tuau
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Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Original Assignee
Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
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Publication date
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/421—Means for correcting aberrations introduced by a radome
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    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/422—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising two or more layers of dielectric material
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    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/422—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising two or more layers of dielectric material
    • H01Q1/424—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising two or more layers of dielectric material comprising a layer of expanded material

Definitions

  • the present invention relates to a telecommunication antenna with concave reflector having for example the shape of at least one parabola portion.
  • These antennas in particular of the microwave type, are usually used in mobile communication networks. These antennas operate indifferently in transmitter mode or in receiver mode, corresponding to two opposite directions of RF wave propagation.
  • the reflector is associated with a radome having an impervious protective surface which partitions the space defined by the reflector, with or without a skirt, vis-à-vis the outside.
  • This radome can be flexible or rigid.
  • a rigid radome, the most currently used, has the advantage of good resistance to the external climate environment such as rain, wind or snow.
  • the thickness of the material used in a rigid radome is problematic since this thickness is determined as a function of the frequency band used by the antenna.
  • the thickness of a rigid radome implemented in an antenna transmitting with a frequency of 40 GHz is practically half of the thickness of a rigid radome of the same kind used in an antenna transmitting with a frequency of 20 GHz. It is understood that to use the antenna over a wide frequency band, ranging from 5 to 25 GHz, for example, it is necessary to use five radomes of different thickness. These radomes must be dismantled and replaced at each frequency domain change.
  • radomes having a sandwich structure consisting of a cellular core structure with a thickness of about 3 mm and two external plates having a thickness of order of 0.35 mm each.
  • Such a structure has excellent radio performance for frequencies around 25 GHz, but has more modest performance for frequencies far from this target.
  • This phenomenon is due to the difference between the actual thickness of the radome and the reference thickness which is adapted to the value of a half-wavelength at the center frequency of the bandwidth.
  • a radome having a thickness equal to the reference thickness is called a "half-wave radome".
  • the reflection coefficients of the radome can exceed -20 dB, which affects the performance of the antenna .
  • the prior art US2010103072 describes a shielded radome with honeycomb.
  • the present invention aims to eliminate the disadvantages of the prior art, by providing a rigid radome for operation with satisfactory performance of a parabolic antenna in a wider frequency range than the prior art, without which it is necessary to change it.
  • the present invention therefore aims to improve the performance of the antennas for frequencies below the target frequencies of the radome and the antenna, without the need to change it.
  • the object of the present invention is a radome intended to be mounted on an antenna, said radome comprising a first layer and at least a second layer attached to said first layer so as to increase the effective thickness of said radome on at least a portion of its surface, the area of said second layer being strictly less than 100% of the area of said first layer.
  • the first layer may be made of a rigid or flexible material, and adopt a flat, curved or conical shape.
  • a half-wave radome is usually preferred, which is very thick and therefore expensive material.
  • the present invention makes it possible to adapt a radome with a sandwich-type structure to use at low frequencies while avoiding the use of a radome with a very thick "sandwich” type structure or a radome with a conical shape. or spherical, which is very difficult to achieve with multilayer materials.
  • the second layer of the radome is formed of a material of the same nature as the first layer.
  • the second layer of the radome is attached to the first layer via a spacer so as to space said second layer of said first layer at least over a portion thereof.
  • a radome has spacers allowing a spacing of the first and second layers between 10 mm and 3 mm.
  • the surface of the second layer of the radome may have a shape different from the surface of the first layer.
  • the surface of the second layer of the radome is curved and the surface of the first layer of the radome is flat.
  • the surface of the second layer of the radome is flat and the surface of the first layer of the radome is curved.
  • the second layer may be made of a rigid or flexible material, and adopt a flat or curved shape.
  • the second layer of the radome may have a polygonal surface, such as for example a triangle or a hexagon or a quadrilateral such as a rectangle or a square, or a shaped surface defined by a closed curve such as a circle, an oval or an oblong.
  • the area of the second layer covers at least 70% of the area of said first layer, and preferably at least 50% of the area of said first layer.
  • the second layer is removably attached to the first layer.
  • the space between the first and second layers can be filled with low density foam.
  • a second object according to the present invention is an antenna having a radome according to any one of the above aspects.
  • the second layer of the radome is arranged so as to face a reflector of said antenna.
  • the second layer is disposed on the inner face of the radome facing the waveguide.
  • a third object according to the invention is a method of manufacturing a radome, comprising the following steps: providing a first layer of a radome and fixing a second layer on the surface of said radome so as to increase the effective thickness of said radome the area of said second layer being strictly less than 100% of the area of said first layer.
  • the second layer is secured to the first layer of the radome with spacers so as to space said second layer of said first layer of said radome on at least a portion of said second layer.
  • an antenna 10 provided with its fixing means 12, for example to be fixed on Matt.
  • the antenna 10 comprises a parabolic reflector 14 at the center of which is placed a waveguide (not shown).
  • a radome 20 fixed at its periphery on the reflector 14 covers the dish 14.
  • the attachment points of the radome 20 to the dish 14 are illustrated with the reference 22.
  • the first layer may be made of a rigid or flexible material which allows, as the case may be, to obtain a flat, curved or conical shape.
  • Various materials can be used for the construction of the radome such as a polymer (ABS, PS, PVC, PP) injected or thermoformed. They have in common to attenuate to a minimum the signal sent and received.
  • the radome 20 may for example consist of a sandwich-type multilayer material comprising two dense outer plates surrounding at least one central portion containing a high proportion of air.
  • the outer plates, which are continuous flat thin plates, and the three-dimensional central portion are made of the same polymeric material, preferably polypropylene (PP).
  • the radome 20 may especially be of the "honeycomb” type whose cells have a substantially conical shape or of the "honeycomb” type.
  • first layer 24 For the purposes of the following description, whatever the structure of the first monolayer or multilayer layer 24 of the radome 20, it will be named in the singular "layer”.
  • the composition of the first layer 24 is well known to those skilled in the art and will not be further detailed.
  • a second layer 30 (visible in transparency) is fixed to said first layer 24.
  • the second layer 30 is arranged so as to be in front of the guide of FIG. wave of the antenna 10, that is to say on the inner surface of the radome 20 when it is mounted on the reflector 14.
  • the goal is to make the radome transparent to the waves.
  • a wave meets a radome, there is of course a transmitted wave but also a partially reflected wave.
  • this reflected wave can be canceled over a defined bandwidth. Indeed the waves reflected on the different layers are superimposed and can cancel if the sum of the phases is zero.
  • FIG. 2 illustrates in more detail the internal face of the radome 20 comprising the first layer 24.
  • a second layer 30 is fixed to the first layer 24.
  • the second layer 30 is preferably made of materials of the same nature as for the layer 24. However, since it does not directly undergo the external influences, that is to say the wind and the UV radiation, its mechanical characteristics can be eased.
  • the area of the second layer 30 should be strictly less than 100% of the area of the first layer 24, and preferably the area of the second layer 30 should have at least 50%, and preferably at least 70%, of the the area of the first layer 24 to have a significant radioelectric impact.
  • the second layer 30 may furthermore have any shape, and preferably polygonal shapes such as a hexagon, triangle or quadrilateral such as a parallelogram, a square, a rectangle, a rhombus, a trapezium, etc., although circular or oblong shapes are allowed.
  • a square shape is from the point of view simplicity preferable because easier and less expensive to produce.
  • any other form is possible if the minimum ratio of areas is greater than about 50%.
  • the second layer 30 may be fixed to the first layer 24 in any manner and using all the means available for this purpose according to the constraints known to those skilled in the art.
  • the second layer 30 may in particular be attached to attachment points 32 as illustrated, or plated continuously over the entire surface of the first layer.
  • the attachment points 32 can fix the second layer 30 in contact with the first layer 24, just as these attachment points 32 can also keep the second layer 30 spaced from said first layer 24.
  • the spacing between the first and second layers may vary and not remain constant.
  • the attachment points 32 are preferably made of UV-resistant plastic materials, and of a structure sufficiently strong to hold the two layers in place.
  • the fixing points have a small diameter so that the set of attachment points 32 represents an area less than 0.05% of the surface of the radome.
  • these attachment points 32 between the second layer 30 and the first layer 24 of the radome 20 may in particular be fastening clips, allowing easy attachment of the second layer 32 to the radome 20. These clips 32 can thus allow easy and quick disassembly of the second layer 32.
  • FIGS. 4 to 6 illustrate possible alternative arrangements of the first and second layers 24, 30, i.e., a radome according to various embodiments.
  • the figure 4 illustrates a variant in which the second layer 30 is fixed to the main layer 24 of the radome by attachment points 32 on the periphery of said second layer 30, as well as by one or more central attachment point (s) 32.
  • spacers 44 of equal thickness are mounted co-axially with the attachment points 32 to maintain a constant spacing between said first and second layers.
  • the spacers 44 preferably have a height of between 10 mm and 3 mm.
  • the figure 5 illustrates a variant in which the second layer 30 is fixed to the first layer 24 of the radome by attachment points 32 on the periphery of said second layer 30, as well as by one or more central attachment point (s) 32.
  • one or more struts 54 are mounted co-axially with the attachment points 32 only on the central portion of the first and second layers 24, 30 to have a curved shape, and more particularly to give a convex surface to the second layer 30 with respect to the flat surface of the first layer 24.
  • the struts 54 of the central portion preferably have a height of between 10 mm and 3 mm.
  • the figure 6 illustrates a variant in which the second layer 30 is fixed to the first layer 24 of the radome by attachment points 32 on the periphery of said second layer 30, as well as by one or more central attachment point (s) 32.
  • one or more struts 64 are mounted co-axially with the attachment points 32 only on the peripheral portion of the first and second layers 24, 30 to give the second layer 30 a curved shape, and more particularly so that it has a concave surface with respect to the flat surface of the first layer 24.
  • the struts 64 preferably have a length of between 10 mm and 3 mm. It should be noted that the material of the second layer 30 must have some resilience to bending to allow a curved shape.
  • Figures 7 and 8 illustrate the value of the reflection coefficient R in dB, or standing wave ratio, as a function of the frequency F in GHz of the wave incident on the radome over a frequency range from 6 to 40 GHz, for this radome ( figure 8 ) and a known radome ( figure 7 ).
  • the known radome adapted for operation in the frequency range 20-30 GHz, corresponding to the performances of the figure 7 (curve 107) has a single layer of thickness 3.7 mm.
  • the frequency performance is very good around 25 GHz, but only acceptable in the rest of the field.
  • the radome corresponding to the curve 108 of the value of the reflection coefficient illustrated in FIG. figure 8 comprises a first layer 24 with a thickness of 3.7 mm, and a second layer 30 with a thickness of 3.7 mm, with a spacing between the first and second layers 24 and 30 of 5 mm. It can be seen that an antenna tuned for an optimum response around 25 GHz, including the radome described above, has acceptable performance for frequencies between 6 and 12 GHz.
  • the figure 9 illustrates a curve 110 of the loss P of reflection radiation ("return loss" in English), in dB, as a function of the frequency F in GHZ of the wave incident on the radome over a frequency range from 7.1 GHz at 8.5 GHz, for a parabolic antenna 1 meter in diameter with a radome having a single layer structure "sandwich" 3.7 mm thick already detailed above.
  • the effectiveness of the known radome is limited. Indeed, the radome is not very transparent since the curve 110 has exceedances of the reference line 111, corresponding to the limit value of 18 dB, which occur at different points of the curve 110.
  • this radome comprising a first layer 24 and a second layer 30 with a thickness of 3.7 mm, with a spacing between the first and second layers 24, 30 of 5 mm (similar to the radome of the figure 2 ), the performance over the frequency range 7.1 to 8.5 GHz is quite satisfactory, as illustrated in figure 10 (curve 112). A reflection loss of less than 18 dB is observed over the entire frequency band explored by curve 112.

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  • Details Of Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

  • La présente invention se rapporte à une antenne de télécommunication à réflecteur concave ayant par exemple la forme d'au moins une portion de parabole. Ces antennes, notamment de type micro-onde, sont utilisées habituellement dans les réseaux de communication mobile. Ces antennes fonctionnent indifféremment en mode transmetteur ou en mode récepteur, correspondant à deux sens opposés de propagation des ondes RF.
  • On associe au réflecteur un radôme qui présente une surface protectrice imperméable cloisonnant l'espace défini par le réflecteur, muni ou non d'une jupe, vis-à-vis de l'extérieur. Ce radôme peut être souple ou rigide. Un radôme rigide, le plus utilisé actuellement, présente l'avantage d'une bonne résistance vis-à-vis de l'environnement climatique extérieur tel que pluie, vent ou neige.
  • Néanmoins l'épaisseur du matériau mis en oeuvre dans un radôme rigide est problématique puisque cette épaisseur est déterminée en fonction de la bande de fréquences utilisée par l'antenne. Par exemple, l'épaisseur d'un radôme rigide mis en oeuvre dans une antenne transmettant avec une fréquence de 40 GHz est pratiquement deux fois moins importante que l'épaisseur d'un radôme rigide de même nature mis en oeuvre dans une antenne transmettant avec une fréquence de 20 GHz. On comprend que pour utiliser l'antenne sur une large bande de fréquences, pouvant aller de 5 à 25 GHz par exemple, il est nécessaire d'utiliser cinq radômes d'épaisseur différente. Ces radômes doivent être démontés et remplacés à chaque changement de domaine de fréquence.
  • En outre un radôme doit présenter les qualités suivantes :
    • une grande transparence aux ondes radioélectriques sur la plus grande bande passante possible,
    • une bonne résistance mécanique à des charges supérieures à 300 Kg/m2, ce qui correspond à des vents de 250 Km/h,
    • une stabilité suffisante vis-à-vis des rayons ultraviolets (UV), de la pluie, des brouillards salins et des écarts de température dans la plage -45°C à +70°C,
    • un coût le plus bas possible, notamment en ce qui concerne les radômes de grand diamètre.
  • Par exemple, pour des antennes transmettant avec une fréquence de 25 GHz, on connait des radômes ayant une structure sandwich constituée d'une structure centrale alvéolée d'une épaisseur de l'ordre de 3 mm et deux plaques externes présentant une épaisseur de l'ordre de 0,35 mm chacune. Une telle structure présente d'excellentes performances radioélectriques pour des fréquences avoisinant 25 GHz, mais présente des performances plus modestes pour les fréquences éloignées de cette cible.
  • Ce phénomène est dû à l'écart entre l'épaisseur réelle du radôme et l'épaisseur de référence qui est adaptée à la valeur d'une demi-longueur d'onde à la fréquence centrale de la bande passante. Un tel radôme ayant une épaisseur égale à l'épaisseur de référence est appelé « radôme demi-onde ». Pour des écarts importants vis-à-vis de la fréquence centrale de fonctionnement de l'antenne, et donc de l'épaisseur idéale, les coefficients de réflexion du radôme peuvent dépasser -20 dB, ce qui nuit à la performance de l'antenne. L'art antérieur US2010103072 décrit un radôme blindé à nid d'abeilles. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients de l'art antérieur, en proposant un radôme rigide permettant le fonctionnement avec des performances satisfaisantes d'une antenne parabolique dans une plage de fréquence plus large que l'art antérieur, sans qu'il soit nécessaire de le changer.
  • Plus particulièrement, la présente invention a donc pour but d'améliorer la performance des antennes pour des fréquences inférieures aux fréquences cibles du radôme et de l'antenne, sans qu'il soit nécessaire de le changer.
  • L'objet de la présente invention est un radôme destiné à être monté sur une antenne, ledit radôme comprenant une première couche et au moins une deuxième couche fixée à ladite première couche de manière à accroitre l'épaisseur effective dudit radôme sur au moins une partie de sa surface, la superficie de ladite deuxième couche étant strictement inférieur à 100% de la superficie de ladite première couche.
  • La première couche peut être constituée d'un matériau rigide ou flexible, et adopter une forme plate, incurvée ou conique.
  • Ceci a comme avantage de réaliser un radôme léger et à faible coût permettant des applications pour des ondes millimétriques par une modification aisée des radômes haute-fréquences, qui sont eux-mêmes légers et peu onéreux.
  • En effet, pour les basses fréquences un radôme demi-onde est habituellement privilégié, qui est très épais et donc coûteux en matière. La présente invention permet d'adapter un radôme à structure de type « sandwich » à l'utilisation aux basses fréquences en évitant l'utilisation d'un radôme à structure de type « sandwich » très épais ou d'un radôme avec une forme conique ou sphérique, ce qui est très difficilement réalisable avec des matériaux multicouches.
  • Selon un aspect, la deuxième couche du radôme est formée d'un matériau de même nature que la première couche.
  • Selon un autre aspect, la deuxième couche du radôme est fixée à la première couche par l'intermédiaire d'une entretoise de manière à espacer ladite deuxième couche de ladite première couche au moins sur une partie de celle-ci.
  • Selon encore un mode de réalisation, un radôme présente des entretoises permettant un espacement des première et deuxième couches compris entre 10 mm et 3 mm.
  • En outre, la surface de la deuxième couche du radôme peut présenter une forme différente de la surface de la première couche.
  • Selon une variante, la surface de la deuxième couche du radôme est courbée et la surface de la première couche du radôme est plane.
  • Selon une autre variante, la surface de la deuxième couche du radôme est plane et la surface de la première couche du radôme est courbée.
  • La deuxième couche peut être constituée d'un matériau rigide ou flexible, et adopter une forme plate ou incurvée.
  • Par ailleurs, la deuxième couche du radôme peut présenter une surface de forme polygonale, comme par exemple un triangle ou un hexagone ou encore un quadrilatère comme un rectangle ou un carre, ou bien une surface de forme délimitée par une courbe fermée comme un cercle, un ovale ou un oblong.
  • Dans un mode de réalisation, la superficie de la deuxième couche recouvre au moins 70% de la superficie de ladite première couche, et de préférence au moins 50% de la superficie de ladite première couche.
  • Selon un autre aspect, la deuxième couche est fixée de manière amovible à la première couche.
  • Dans un radôme l'espace entre les première et second couche peut est rempli de mousse de faible densité.
  • Un deuxième objet selon la présente invention est une antenne comportant un radôme selon l'un quelconque des aspects ci-dessus.
  • Selon un mode de réalisation la deuxième couche du radôme est agencé de manière à être en vis-à-vis d'un réflecteur de ladite antenne. De préférence, la deuxième couche est disposée sur la face interne du radôme faisant face au guide d'onde.
  • Un troisième objet selon l'invention est un procédé de fabrication d'un radôme, comprenant les étapes suivantes: fournir une première couche d'un radôme et fixer une deuxième couche sur la surface dudit radôme de manière à accroitre l'épaisseur effective dudit radôme, la superficie de ladite deuxième couche étant strictement inférieur à 100% de la superficie de ladite première couche.
  • Selon un autre aspect, la deuxième couche est fixée sur la première couche du radôme à l'aide d'entretoises de manière à espacer ladite deuxième couche de ladite première couche dudit radôme sur au moins une partie de ladite deuxième couche.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif, et dans le dessin annexé sur lequel
    • la figure 1 illustre une vue en perspective d'une antenne comprenant un radôme selon un mode de réalisation ;
    • la figure 2 illustre une vue de la face interne du radôme de la figure 1;
    • la figure 3 illustre un moyen de fixation selon un aspect de la présente invention;
    • les figures 4 à 6 illustrent diverses variantes d'un radôme en coupe diamétrale « A-A » ;
    • les figures 7 et 8 illustrent une comparaison des performances radioélectriques d'un radôme selon l'art antérieur et selon l'invention;
    • les figures 9 et 10 illustrent une comparaison des performances radioélectriques d'un radôme selon l'art antérieur et selon l'invention.
  • Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
  • Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, on représente une antenne 10 muni des ses moyens de fixation 12, par exemple pour être fixée sur un mât. L'antenne 10 comporte un réflecteur parabolique 14 au centre duquel est placé un guide d'onde (non représenté). Un radôme 20 fixé à sa périphérie sur le réflecteur 14 recouvre la parabole 14. Les points de fixations du radôme 20 à la parabole 14 sont illustrés avec la référence 22.
  • La première couche peut être constituée d'un matériau rigide ou flexible qui permet selon le cas d'obtenir une forme plate, incurvée ou conique. Divers matériaux peuvent être utilisés pour la construction du radôme 20 comme un polymère (ABS, PS, PVC, PP) injecté ou thermoformé. Ils ont en commun d'atténuer au minimum le signal émis et reçu. Le radôme 20 peut être par exemple constitué d'un matériau multicouche de type sandwich comprenant deux plaques externes denses entourant au moins une partie centrale contenant une forte proportion d'air. Les plaques externes, qui sont des plaques fines planes continues, et la partie centrale tridimensionnelle sont constituée du même matériau polymère, de préférence du polypropylène (PP). Le radôme 20 peut notamment être de type « alvéolé » dont les alvéoles ont une forme sensiblement conique ou bien du type « nid d'abeille ».
  • Aux fins de la description ci-après, quelle que soit la structure de la première couche 24 monocouche ou multicouche du radôme 20, celle-ci sera nommée au singulier « couche ». La composition de la première couche 24 est bien connue de l'homme du métier et ne sera pas détaillée davantage.
  • Afin d'améliorer la performance des basses fréquences, une deuxième couche 30 (visible en transparence) est fixée à ladite première couche 24. De préférence, la deuxième couche 30 est agencée de manière à être en vis-à-vis du guide d'onde de l'antenne 10, c'est-à-dire sur la surface interne du radôme 20 quand celui-ci est montée sur le réflecteur 14.
  • L'objectif est de rendre le radome transparent aux ondes. Lorsqu'une onde rencontre un radome, il y a bien sûr une onde transmise mais aussi une onde partiellement réfléchie. En cumulant différentes couches avec des épaisseurs bien précises, on peut annuler cette onde réfléchie sur une bande passante définie. En effet les ondes réfléchies sur les différentes couches viennent se superposer et peuvent s'annuler si la somme des phases est nulle.
  • On considérera maintenant la figure 2 qui illustre de manière plus détaillée la face interne du radôme 20 comprenant la première couche 24. Une deuxième couche 30 est fixée à la première couche 24.
  • La deuxième couche 30 est de préférence constituée de matériaux de même nature que pour la couche 24. Toutefois, comme elle ne subit pas directement les influences extérieures, c'est-à-dire le vent et les radiations UV, ses caractéristiques mécaniques peuvent être allégées.
  • La superficie de la deuxième couche 30 doit être strictement inférieur à 100% de la superficie de la première couche 24, et de préférence la superficie de la deuxième couche 30 doit présenter au moins 50%, et de préférence au moins 70%, de la superficie de la première couche 24 pour avoir un impact radioélectrique significatif.
  • La deuxième couche 30 peut en outre présenter une quelconque forme, et de préférence des formes polygonales telles que qu'un hexagone, un triangle ou un quadrilatère comme un parallélogramme, un carré, un rectangle, un losange, un trapèze, etc., bien que les formes circulaire ou oblong soient autorisées. De manière préférentielle, une forme carrée est du point de vue simplicité préférable, car plus facile et moins onéreuse à produire. Cependant, toute autre forme est possible si le ratio minimum des superficies est supérieur à environ 50%.
  • La deuxième couche 30 peut être fixée à la première couche 24 d'une manière quelconque et en utilisant tous les moyens disponibles à cette fin selon les contraintes connues de l'homme du métier.
  • La deuxième couche 30 peut notamment être fixée à des points d'attache 32 comme cela est illustré, ou plaquée de manière continue sur toute la surface de la première couche. En outre, les points de fixations 32 peuvent fixer la deuxième couche 30 au contact de la première couche 24, tout comme ces points de fixation 32 peuvent également garder la deuxième couche 30 espacée de ladite première couche 24. De plus, l'espacement entre les première et deuxième couches peut varier et ne pas rester constant.
  • De préférence, les points de fixations 32 sont conçus de préférence en matériaux plastiques résistants aux UV, et d'une structure suffisamment solides pour maintenir en place les deux couches. En outre, les points de fixation présentent un faible diamètre de manière à ce que l'ensemble des points de fixations 32 représente une surface inférieure à 0.05% de la surface du radôme.
  • En référence à la figure 3, et selon une variante non limitative, ces points d'attache 32 entre la deuxième couche 30 et la première couche 24 du radôme 20 peuvent notamment être des clips d'attache, permettant une attache facile de la deuxième couche 32 sur le radôme 20. Ces clips 32 peuvent ainsi permettre le démontage facile et rapide de la deuxième couche 32.
  • Les figures 4 à 6 illustrent des variantes possibles d'agencement des première et second couches 24, 30, c'est-à-dire d'un radôme selon divers modes de réalisation.
  • La figure 4 illustre une variante dans laquelle la deuxième couche 30 est fixée à la couche principale 24 du radôme par des points d'attache 32 sur le pourtour de ladite deuxième couche 30, ainsi que par un ou plusieurs point(s) d'attache central 32. De plus, des entretoises 44 d'égale épaisseur sont montées co-axialement avec les points d'attache 32 afin de maintenir un espacement constant entre lesdites première et deuxième couches. Les entretoises 44 ont de préférence une hauteur comprise entre 10 mm et 3 mm.
  • La figure 5 illustre une variante dans laquelle la deuxième couche 30 est fixée à la première couche 24 du radôme par des points d'attache 32 sur le pourtour de ladite deuxième couche 30, ainsi que par un ou plusieurs point(s) d'attache central 32. De plus, une ou plusieurs entretoises 54 sont montées co-axialement avec les points d'attache 32 seulement sur la partie centrale des première et deuxième couches 24, 30 afin de présenter une forme courbée, et plus particulièrement afin de conférer une surface convexe à la deuxième couche 30 par rapport à la surface plane de la première couche 24. Les entretoises 54 de la partie centrale ont de préférence une hauteur comprise entre 10 mm et 3 mm.
  • La figure 6 illustre une variante dans laquelle la deuxième couche 30 est fixée à la première couche 24 du radôme par des points d'attache 32 sur le pourtour de ladite deuxième couche 30, ainsi que par un ou plusieurs point(s) d'attache central 32. De plus, une ou plusieurs entretoises 64 sont montées co-axialement avec les points d'attache 32 seulement sur la partie périphérique des première et deuxième couches 24, 30 afin de conférer à la deuxième couche 30 une forme courbée, et plus particulièrement afin qu'elle présente une surface concave par rapport à la surface plane de la première couche 24. Les entretoises 64 ont de préférence une longueur comprise entre 10 mm et 3 mm. Il est à noter que le matériau de la deuxième couche 30 doit présenter une certaine résilience à la flexion afin de permettre une forme courbée.
  • Les variantes illustrées aux figures 5 et 6 permettent d'élargir la bande passante. En effet comme l'écart entre les première et deuxième couches 24, 30 influe sur la fréquence d'adaptation du radôme 20, un écart variable entre la première couche 24 et la deuxième couche 30 dégrade légèrement les performances sur la fréquence centrale mais permet d'élargir la bande passante. De plus une forme non plane du radome dévie les réflexions en dehors de la source primaire située au point focal de la parabole 14.
  • En effet, à titre d'exemple, les figures 7 et 8 illustrent la valeur du coefficient de réflexion R en dB, ou rapport d'onde stationnaire, en fonction de la fréquence F en GHz de l'onde incidente sur le radôme sur une plage de fréquence allant de 6 à 40 GHz, pour ce radôme (figure 8) et un radôme connu (figure 7).
  • Le radôme connu, adapté pour un fonctionnement dans le domaine de fréquences 20-30 GHz, correspondant aux performances de la figure 7 (courbe 107) présente une seule couche d'épaisseur 3,7 mm. Les performances en fréquence sont très bonnes autour de 25 GHz, mais seulement acceptables dans le reste du domaine.
  • Ceci est dû à l'écart croissant en fréquence par rapport à la demi-longueur d'onde à la fréquence centrale de fonctionnement pour laquelle est dimensionnée l'antenne. Les écarts par rapport à aux résultats obtenus avec un radôme d'épaisseur adaptée se traduisent par un coefficient de réflexion du radôme atteignant des niveaux supérieurs à -20 dB sur la plus grande partie du domaine, ce qui peut entraîner des problèmes vis-à-vis des performances globales de l'antenne en termes de pertes par réflexion ("return loss" en anglais). En effet, la limite des performances acceptables pour un radôme correspond à un coefficient de réflexion d'environ -20 dB matérialisé par la droite de référence 109. Au-dessus de cette valeur, le diagramme de rayonnement de l'antenne et le rapport d'onde stationnaire risquent d'être perturbées.
  • Le radôme correspondant à la courbe 108 de la valeur du coefficient de réflexion illustrée sur la figure 8 comporte une première couche 24 d'une épaisseur de 3,7 mm, et une deuxième couche 30 d'une épaisseur de 3,7 mm, avec un espacement entre les première et deuxième couches 24 et 30 de 5 mm. On constate qu'une antenne réglée pour une réponse optimale autour de 25 GHz, comportant le radôme décrits ci-dessus, présente des performances acceptables pour des fréquences comprises entre 6 et 12 GHz.
  • A titre d'exemple encore, la figure 9 illustre une courbe 110 de la perte P de rayonnement par réflexion ("return loss" en anglais), en dB, en fonction de la fréquence F en GHZ de l'onde incidente sur le radôme sur une plage de fréquence allant de 7,1 GHz à 8,5 GHz, pour une antenne parabolique de 1 mètre de diamètre avec un radôme comportant une unique couche à structure » sandwich » de 3,7 mm d'épaisseur déjà détaillée ci-dessus.
  • On constate que l'efficacité du radôme connu est limitée. En effet, le radôme n'est pas très transparent puisque la courbe 110 présente des dépassements de la droite de référence 111, correspondant à la valeur limite de 18 dB, qui ont lieu à différents endroits de la courbe 110.
  • Dans le cas de ce radôme comportant une première couche 24 et une deuxième couche 30 d'une épaisseur de 3,7mm, avec un espacement entre les première et deuxième couches 24, 30 de 5 mm (analogue au radôme de la figure 2), la performance sur la plage de fréquence 7.1 à 8.5 GHz est tout à fait satisfaisante, comme cela est illustré sur la figure 10 (courbe 112). Une perte par réflexion inférieure à 18 dB est observée sur la totalité de la bande de fréquence explorée par la courbe 112.
  • Il est clair que la performance de l'antenne est nettement améliorée. On observe un gain moyen de 3 à 4 dB sur les pics de la courbe 110 qui dépassaient la limite de 18 dB, de telle sorte qu'on retrouve sur la courbe 112 des valeurs tout à fait acceptables pour ces pics, se situant vers 19 dB. On comprend que le radôme, selon le mode de réalisation qui vient d'être décrit, est efficace sur une bande de fréquence plus basse que les radômes connus.
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on s'écarte de l'esprit de l'invention. En particulier, on pourra sans sortir du cadre de l'invention prévoir :
    • de donner différentes formes de la deuxième couche du radôme,
    • d'employer différents matériaux et structures pour les couches du radôme,
    • de ménager un espacement entre les première et deuxième couches qui peut être réalisé aussi à l'aide d'une feuille de mousse de faible densité qui permettrait une meilleure régularité de l'espacement.

Claims (12)

  1. Radôme (20) destiné à être monté sur une antenne (10) à réflecteur concave, comprenant :
    - une première couche (24),
    - au moins une deuxième couche (30) fixée à ladite première couche de manière à accroitre l'épaisseur effective dudit radôme (20),
    caractérisé en ce que
    - la superficie de ladite deuxième couche (30) est inférieure à 100% de la superficie de ladite première couche (24),
    - la surface de la deuxième couche (30) présente une forme différente de la surface de ladite première couche (24),
    - la deuxième couche (30) est fixée à la première couche (24) par l'intermédiaire d'une entretoise (44) de manière à espacer ladite deuxième couche (30) de ladite première couche (24) au moins sur une partie de celle-ci.
  2. Radôme selon la revendication 1, dans lequel la deuxième couche (30) est formée d'un matériau de même nature que pour la première couche (24).
  3. Radôme selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'entretoise permet un espacement des première et deuxième couches (24, 30) compris entre 10 mm et 3 mm.
  4. Radôme selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la surface de la deuxième couche (30) du radôme est courbée et la surface de la première couche (24) du radôme est plane.
  5. Radôme selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la surface de la deuxième couche (30) du radôme est plane et la surface de la première couche (24) du radôme est courbée.
  6. Radôme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième couche (30) présente une surface de forme polygonale ou délimitée par une courbe fermée.
  7. Radôme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la superficie de la deuxième couche (30) recouvre au moins 70% de la superficie de ladite première couche (24), de préférence au moins 50% de la superficie de ladite première couche (24).
  8. Radôme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième couche (30) est fixée de manière amovible à la première couche (24).
  9. Radôme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'espace entre les première et second couche (24, 30) est rempli de mousse de faible densité.
  10. Antenne (10) comportant un radôme (20) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième couche (30) est agencée de manière à être en vis-à-vis d'un réflecteur de ladite antenne.
  11. Antenne (10) selon la revendication 10, dans laquelle la deuxième couche (30) est disposée sur la face interne du radôme faisant face au guide d'onde.
  12. Procédé de fabrication d'un radôme (20) selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant les étapes suivantes:
    - fournir une première couche d'un radôme,
    - fixer une deuxième couche sur la surface de ladite première couche de manière à accroitre l'épaisseur effective dudit radôme, caractérisé en ce que la superficie de ladite deuxième couche est inférieur à 100% de la superficie de ladite première couche,
    - la surface de la deuxième couche (30) présente une forme différente de la surface de la dite première couche (24),
    - la deuxième couche (30) est fixée à la première couche (24) par l'intermédiaire d'une entretoise (44) de manière à espacer ladite deuxième couche (30) de ladite première couche (24) au moins sur une partie de celle-ci.
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