EP3038210A1 - Émetteur d'ondes électromagnétiques à cavité réverbérante, et procédé d'émission associé - Google Patents

Émetteur d'ondes électromagnétiques à cavité réverbérante, et procédé d'émission associé Download PDF

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EP3038210A1
EP3038210A1 EP15202433.7A EP15202433A EP3038210A1 EP 3038210 A1 EP3038210 A1 EP 3038210A1 EP 15202433 A EP15202433 A EP 15202433A EP 3038210 A1 EP3038210 A1 EP 3038210A1
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EP
European Patent Office
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antenna
primary
electrical signal
electromagnetic wave
electromagnetic
Prior art date
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Application number
EP15202433.7A
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German (de)
English (en)
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EP3038210B1 (fr
Inventor
Henri VALLON
Bertrand Chauchat
Dominique Fasse
Andrea Cozza
Quentin KASSAB
Jean-Pierre Brasile
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems

Definitions

  • the present invention relates to an emitter of electromagnetic waves, of the type comprising a reverberant cavity, at least one primary antenna for emitting a primary electromagnetic wave into the reverberant cavity under the effect of an electrical excitation signal, a generation system an electrical excitation signal of the or each primary antenna, and a transmission member of the electrical excitation signal to the or each primary antenna, the generation system comprising a signal generation unit, programmed to generate a signal primary electric.
  • Emitters of electromagnetic waves comprising a reverberant cavity are known, for example from FR-A-2 985 385 and FR-A-2 985 386 .
  • These known reverberant cavity emitters generally comprise a plurality of primary antennas with, for each primary antenna, a signal generator specific to said primary antenna, which makes these emitters expensive.
  • An object of the invention is to increase, at lower cost, the transmission power of emitters of reverberant cavity electromagnetic waves.
  • the subject of the invention is an emitter of electromagnetic waves of the aforementioned type, in which the generation system comprises at least one electrical signal amplifier adapted to amplify a secondary electric signal obtained from the primary electrical signal.
  • the method further comprises a step of constructive interaction of the primary electromagnetic wave (s) emitted by the antenna (s) primary (s) at at least one point of the reverberation cavity, so as to form an electromagnetic wave excitation of a secondary antenna, said electromagnetic excitation wave having an amplitude greater than the amplitude of the or each wave primary electromagnetic
  • the transmitter 100 represented on the Figures 1 and 2 comprises a reverberant cavity 112, a plurality of primary antennas 114 for emitting primary electromagnetic waves into the reverberation cavity 112, a system 116 for generating an electrical signal for exciting the primary antennas 114, and a transmission member 118 for transmitting electrical excitation signal at each primary antenna 114.
  • the transmitter 100 also includes a secondary antenna 120 having an emitting portion 122 outside the reverberation cavity 112 and a receiving portion 124 inside the reverberant cavity 112, the secondary antenna 120 being adapted so that the transmitting part 122 emits a secondary electromagnetic wave outside the reverberation cavity 112 under the effect of an excitation electromagnetic wave received by the receiving part 124.
  • the parts 122 and 124 are respectively qualified "issuer” and “receiver”, these functions of Parts 122 and 124 are not exclusive; the emitting part 122 is thus also adapted to receive electromagnetic waves circulating outside the cavity 112, and the receiving part 124 is also adapted to emit electromagnetic waves inside the cavity 112.
  • the secondary antenna 120 is for example formed by a conductive element extending through a wall 126 of the cavity 112. In a variant, the secondary antenna 120 is formed by a slot formed in a wall 126 of the cavity 112 As a further variant, the transmitter 100 does not include a secondary antenna 120.
  • the reverberant cavity 112 has, in known manner, equidistributed field or diffuse field properties with respect to the propagation of electromagnetic waves inside the cavity 112.
  • the cavity 112 has irregular shapes, so that for any electromagnetic wave propagating / circulating inside the cavity 112, the field density of said electromagnetic wave is homogeneous and isotropic throughout the space of the cavity 112 .
  • the cavity 112 also contains diffusers, such as rods or metal plates, to enhance the equidistribution properties of the field in the cavity 112.
  • diffusers such as rods or metal plates
  • the walls 126 of the cavity 112 are advantageously all reflective and adapted to limit the electromagnetic losses inside the cavity 112.
  • the walls 126 are typically made of metal, for example steel.
  • the cavity 112 is adapted to allow the necessary diffusion conditions and mixtures between the primary 114 and secondary 120 antennas.
  • the cavity 112 is adapted so that any wave emitted into the cavity 112 by one primary 114 and secondary 120 antennas is forced to reflect on at least one of the walls 126 of the cavity to reach the other antenna 114, 120.
  • the primary antenna 114 is adapted to emit the primary electromagnetic wave under the effect of the electrical excitation signal generated by the system 116.
  • the primary antenna 114 is typically constituted by an antenna element passing through a wall 126. of the cavity 112 and adapted to emit an electromagnetic wave when excited by an electric current.
  • the primary antenna 114 is constituted by a plurality of antenna elements passing through a wall 126 of the cavity 112.
  • the generation system 116 comprises a signal generation and processing unit 130, and an amplifier stage 132.
  • the signal generation and processing unit 130 comprises means (not shown) for generating and pre-amplifying a primary electrical signal.
  • the amplifier stage 132 comprises a transmitting antenna 134, a plurality of receiver antennas 136, a primary electrical signal transmission member 138 generated by the signal generation and processing unit 130 to the transmitting antenna 134, and a transmission antenna 134. plurality of solid state electrical signal amplifiers 140.
  • the transmitting antenna 134 is adapted to emit an intermediate electromagnetic wave into the reverberant cavity 112 under the effect of an electrical signal received by said transmitting antenna 134.
  • the transmitting antenna 134 is typically constituted by a conductive element through a wall 126 of the cavity 112 and adapted to emit an electromagnetic wave when excited by an electric current.
  • the primary antenna 114 is constituted by a plurality of conductive elements passing through a wall 126 of the cavity 112.
  • Each receiving antenna 136 extends into the reverberation cavity 112, and is adapted to generate an electrical signal under the effect of an electromagnetic stimulating wave received by said receiving antenna 136.
  • each receiving antenna 136 is typically constituted by a conductive element passing through a wall 126 of the cavity 112.
  • each receiving antenna 136 is constituted by a plurality of conductive elements passing through a wall 126 of the cavity 112.
  • the transmission member 138 is constituted by an electrical connection between an output 142 of the generation and signal processing unit 130 and the transmitting antenna 134. Said electrical connection is preferably switchable.
  • the transmission member 138 comprises, as shown, a solid state signal amplifier 144 for amplifying the primary electrical signal generated by the signal generation and processing unit 130 before it reaches the Transmitting antenna 134.
  • the amplifier 144 comprises an input 146 for receiving the primary electrical signal, electrically connected to the output 142 of the signal generation and processing unit 130, and an output 148 for providing the signal primary electric amplifier, electrically connected to the transmitting antenna 134.
  • Each signal amplifier 140 is adapted to amplify a secondary electrical signal obtained from the primary electrical signal.
  • each amplifier 140 comprises an input 152 for receiving the secondary electrical signal, electrically connected to a receiving antenna 136.
  • Each signal amplifier 140 also comprises an output 154 for supplying the amplified secondary electric signal, electrically connected to a primary antenna 114.
  • the excitation signal of each primary antenna 114 is thus constituted by an amplified secondary electric signal.
  • the primary antennas 114, the transmitting antennas 136 and the amplifiers 140 are in equal numbers.
  • the receiving antenna 136 to which the input 152 of the amplifier 140 is connected is thus clean to said amplifier 140, and the primary antenna 114 to which is connected the output 154 of the amplifier 140 is also clean amplifier 140.
  • the transmission member 118 is formed by an electrical connection of each primary antenna 114 to the generation system 116, in particular by an electrical connection of each primary antenna 114 to the output 154 of a signal amplifier 140. Said electrical connection is preferably switchable.
  • the generation system 116 is adapted so that the intermediate electromagnetic wave emitted by the transmitting antenna 134 constructively interact at each receiving antenna 136 to form an electromagnetic stimulating wave of said receiving antenna 136, the electromagnetic pacing wave having an amplitude greater than the amplitude of the intermediate electromagnetic wave.
  • the generation system 116 is also adapted for the primary electromagnetic waves emitted by the primary antennas 114 to interact constructively at the receiving portion 124 of the secondary antenna 120 to form an electromagnetic excitation wave of said secondary antenna 120. electromagnetic excitation wave having an amplitude greater than the amplitude of the primary electromagnetic wave.
  • the signal generation and processing unit 130 is programmed by applying the time reversal principle. This programming is in particular carried out as described below.
  • a first electromagnetic calibration wave is emitted by the emitter portion 124 of the secondary antenna 120.
  • This first electromagnetic calibration wave is preferably a pulse.
  • This first electromagnetic calibration wave diffuses into the cavity 112 and a portion of the first electromagnetic calibration wave is received, diffusely and spread over time, by each primary antenna 114. This spreading makes it possible to obtain a signal received at level of each primary antenna 114 longer in time with a much lower peak power than the starting calibration signal. This ratio between the received signal and the first calibration wave makes it possible to obtain a amplification margin that will obtain a much higher peak power than that of the first calibration wave during the emission of an electromagnetic wave by the transmitter 100.
  • each wave portion by each antenna 114 causes the generation of a first electrical signal, which is recorded and compared to the first electromagnetic calibration wave. From this is deduced a first frequency transfer matrix H k out of the cavity 112 for the transmission of electromagnetic waves between the secondary antenna 120 and the primary antenna 114, according to a method similar to the known method described in the article of HC Song, S. Kim, WS Hodgkiss, and WA Kuperman entitled “Environmentally adaptive reverberation nulling a reversal time", The Journal of the Acoustical Society of America, 2004, vol. 116, No. 2, pp 762-768 .
  • a second electromagnetic calibration wave is emitted from the transmitting antenna 134.
  • This second electromagnetic wave is preferably a pulse.
  • the second electromagnetic calibration wave diffuses into the cavity 112 and a portion of this second electromagnetic wave is received, diffusely and spread over time, by each receiving antenna 136.
  • This spreading makes it possible to obtain a signal received at the level of each primary antenna 136 longer in time with a much lower peak power than the starting calibration signal.
  • This ratio between the received signal and the second calibration wave makes it possible to obtain an amplification margin which will make it possible to obtain a much higher peak power than that of the second calibration wave when transmitting the signal. an electromagnetic wave by the transmitter 100.
  • each wave portion by each antenna 136 causes the generation of a second electrical signal, which is recorded and compared to the second electromagnetic calibration wave. From this is deduced a second frequency transfer matrix H k in cavity 112 for the transmission of electromagnetic waves between the transmitting antenna 134 and the receiving antenna 136, according to the same known method as that used for the calculation. of the first matrix H k out .
  • X (w) is the frequency spectrum of the electromagnetic wave that is to be emitted by means of the transmitter 100
  • a k is the amplification factor provided by each amplifier 140
  • H k in * is the conjugated matrix complex of the second matrix of frequency transfer H k in
  • H k out * is the complex conjugate matrix of the first frequency transfer matrix H k out .
  • the transmitter 100 also comprises a stirrer 160 positioned in the cavity 112.
  • This stirrer 160 is typically constituted by metal plates.
  • the location of the stirrer 160 in the cavity 112 is adapted to maximize the gain provided by the reverberant cavity 112; in other words, the location of the stirrer 160 in the cavity 112 is constituted by the position of the stirrer 160 in the cavity 112 for which the ratio of the peak power of the electromagnetic wave emitted by the transmitter 100 on the power peak of the primary electrical signal generated by the generation and signal processing unit 130 is maximum.
  • the location of the stirrer 160 is determined by the method described below.
  • the stirrer 160 is positioned in the cavity 112, in a random position. Then programming of the signal generation and processing unit 130 is carried out by means of the programming method described above. The peak power of the primary electrical signal obtained by said programming is stored.
  • stirrer 160 is moved so as to occupy a new position in the cavity 112.
  • a new programming of the signal generation and processing unit 130 is carried out by means of the programming method described above, the electromagnetic waves
  • the calibration values used are identical to the electromagnetic calibration waves used during the first programming.
  • the peak power of the primary electrical signal obtained with this second programming is in turn memorized.
  • the peak powers stored for the different positions of the stirrer 160 are compared with each other, so as to identify the position of the stirrer 160 for which the peak power is minimal.
  • the stirrer 160 is then repositioned at this position, said position constituting the location of the stirrer 160.
  • the primary electrical signal is first generated by the signal generation and processing unit 130. This signal is then amplified by the amplifier 144, which transmits it to the transmitting antenna 134.
  • the transmitting antenna 134 emits the intermediate electromagnetic wave into the cavity 112.
  • electromagnetic intermediate after reflection on the walls 126 of the cavity 112, constructively interact with itself at each receiving antenna 136, as shown in FIG. Figure 1 , so as to produce a stimulation wave of each receiving antenna 136.
  • Each receiving antenna 136 thus stimulated, generates a secondary electrical signal, which is therefore an electrical signal obtained from the primary electrical signal.
  • This secondary electrical signal is amplified by the amplifier 140 to which the antenna 136 is connected, then transmitted to the primary antenna 114 connected to said amplifier 140.
  • Each primary antenna 114 thus receives an excitation signal consisting of an amplified secondary electric signal. Under the effect of this excitation signal, each primary antenna 114 starts to emit a primary electromagnetic wave in the cavity 112.
  • Each primary electromagnetic wave after reflection on the walls 126 of the cavity 112, constructively interacts with itself and with the other primary electromagnetic waves at the receiver portion 124 of the secondary antenna 120, as shown in FIG. Figure 2 , so as to produce an excitation wave of the secondary antenna 120.
  • the emitting part 122 Under the effect of the excitation of the secondary antenna 120 induced by this excitation wave, the emitting part 122 finally emits a final electromagnetic wave to the outside of the cavity 120.
  • the final electromagnetic wave is constituted by the wave resulting from the focusing of the primary electromagnetic wave in the cavity 112.
  • the second embodiment of the invention is not limited to this single variant. According to other variants of this second embodiment, the transmitter 100 comprises a plurality of transmitting antennas 134 and / or a plurality of secondary antennas 120 and / or a single primary antenna 114 and / or a single receiving antenna 136 .
  • the invention allows the realization of compact and inexpensive transmitters.

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Abstract

Cet émetteur (100) d'ondes électromagnétiques comprend une cavité réverbérante (112), au moins une antenne primaire (114) pour émettre une onde électromagnétique primaire dans la cavité réverbérante (112) sous l'effet d'un signal électrique d'excitation, un système (116) de génération d'un signal électrique d'excitation de la ou chaque antenne primaire (114), et un organe (118) de transmission du signal électrique d'excitation à la ou chaque antenne primaire (114). Le système de génération (116) comprend une unité de génération de signaux (130), programmée pour générer un signal électrique primaire, et au moins un amplificateur de signal électrique (140), adapté pour amplifier un signal électrique secondaire obtenu à partir du signal électrique primaire.

Description

  • La présente invention concerne un émetteur d'ondes électromagnétiques, du type comprenant une cavité réverbérante, au moins une antenne primaire pour émettre une onde électromagnétique primaire dans la cavité réverbérante sous l'effet d'un signal électrique d'excitation, un système de génération d'un signal électrique d'excitation de la ou chaque antenne primaire, et un organe de transmission du signal électrique d'excitation à la ou chaque antenne primaire, le système de génération comprenant une unité de génération de signaux, programmé pour générer un signal électrique primaire.
  • Les émetteurs d'ondes électromagnétiques comprenant une cavité réverbérante sont connus, par exemple de FR-A-2 985 385 et FR-A-2 985 386 . Ces émetteurs à cavité réverbérante connus comprennent généralement une pluralité d'antennes primaires avec, pour chaque antenne primaire, un générateur de signaux spécifique à ladite antenne primaire, ce qui rend ces émetteurs coûteux.
  • Un objectif de l'invention est d'augmenter, à moindre coût, la puissance d'émission des émetteurs d'ondes électromagnétiques à cavité réverbérante.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un émetteur d'ondes électromagnétiques du type précité, dans lequel le système de génération comprend au moins un amplificateur de signal électrique, adapté pour amplifier un signal électrique secondaire obtenu à partir du signal électrique primaire.
  • Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, l'émetteur présente également l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
    • le signal électrique d'excitation est constitué par le signal électrique secondaire amplifié,
    • le système de génération comprend :
      • au moins une antenne émettrice, adaptée pour émettre une onde électromagnétique intermédiaire dans la cavité réverbérante sous l'effet d'un signal électrique reçu par ladite antenne émettrice,
      • au moins une antenne réceptrice, s'étendant dans la cavité réverbérante, adaptée pour générer un signal électrique sous l'effet d'une onde électromagnétique de stimulation reçue par ladite antenne réceptrice, et
      • un organe de transmission du signal électrique primaire généré par l'unité de génération de signaux à la ou chaque antenne émettrice,
    • le ou chaque amplificateur de signal électrique comprend une entrée de réception du signal électrique secondaire, raccordée électriquement à au moins une antenne réceptrice, et une sortie de transmission du signal électrique secondaire amplifié, raccordée électriquement à au moins une antenne primaire,
    • le système de génération est adapté pour que la ou les onde(s) électromagnétique(s) intermédiaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) émettrice(s) interagisse(nt) constructivement au niveau d'au moins une antenne réceptrice pour former une onde électromagnétique de stimulation de ladite antenne réceptrice, l'onde électromagnétique de stimulation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique intermédiaire,
    • le système de génération comprend une pluralité d'amplificateurs de signaux électriques,
    • pour chaque amplificateur de signal électrique, la ou chaque antenne réceptrice à laquelle est raccordée électriquement l'entrée dudit amplificateur de signal électrique est propre audit amplificateur de signal électrique, et la ou chaque antenne primaire à laquelle est raccordée électriquement la sortie dudit amplificateur de signal électrique est propre audit amplificateur de signal électrique,
    • il comprend au moins une antenne secondaire comportant une partie émettrice à l'extérieur de la cavité réverbérante et une partie réceptrice à l'intérieur de la cavité réverbérante, la ou chaque antenne secondaire étant adaptée pour que la partie émettrice émette une onde électromagnétique secondaire hors de la cavité réverbérante sous l'effet d'une onde électromagnétique d'excitation reçue par la partie réceptrice, et
    • le système de génération est adapté pour que la ou les onde(s) électromagnétique(s) primaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) primaire(s) interagisse(nt) constructivement au niveau de la partie réceptrice d'au moins une antenne secondaire pour former une onde électromagnétique d'excitation de ladite antenne secondaire, l'onde électromagnétique d'excitation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique primaire.
  • L'invention a également pour objet un procédé d'émission d'une onde électromagnétique par un émetteur d'ondes électromagnétiques tel que défini ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    • génération du signal électrique primaire par l'unité de génération de signaux,
    • transmission du signal électrique primaire à la ou chaque antenne émettrice,
    • émission, par la ou chaque antenne émettrice, sous l'effet de la stimulation de ladite antenne émettrice par le signal électrique primaire, d'une onde électromagnétique intermédiaire dans la cavité réverbérante,
    • interaction constructive de la ou des onde(s) électromagnétique(s) intermédiaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) émettrice(s) au niveau d'au moins une antenne réceptrice pour former une onde électromagnétique de stimulation de ladite antenne réceptrice, l'onde électromagnétique de stimulation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique intermédiaire,
    • génération, par la ou chaque antenne réceptrice, sous l'effet de la stimulation de ladite antenne réceptrice par l'onde électromagnétique de stimulation, d'un signal électrique secondaire,
    • amplification du ou de chaque signal électrique secondaire par un amplificateur de signal électrique,
    • transmission du ou de chaque signal électrique secondaire amplifié à au moins une antenne primaire, et
    • émission, par la ou chaque antenne primaire, sous l'effet de l'excitation de ladite antenne primaire par le signal électrique secondaire amplifié qui lui est transmis, d'une onde électromagnétique primaire.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé comprend en outre une étape d'interaction constructive de la ou des onde(s) électromagnétique(s) primaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) primaire(s) en au moins un point de la cavité réverbérante, de manière à former une onde électromagnétique d'excitation d'une antenne secondaire, ladite onde électromagnétique d'excitation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique primaire.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la Figure 1 est une représentation schématique d'un émetteur selon l'invention, lors d'une première phase d'un procédé d'émission mis en oeuvre par ledit émetteur, et
    • la Figure 2 est une représentation schématique de l'émetteur de la Figure 1, lors d'une deuxième phase du procédé d'émission.
  • L'émetteur 100 représenté sur les Figures 1 et 2 comprend une cavité réverbérante 112, une pluralité d'antennes primaires 114 pour émettre des ondes électromagnétiques primaires dans la cavité réverbérante 112, un système 116 de génération d'un signal électrique d'excitation des antennes primaires 114, et un organe 118 de transmission du signal électrique d'excitation à chaque antenne primaire 114.
  • L'émetteur 100 comprend également une antenne secondaire 120 comportant une partie émettrice 122 à l'extérieur de la cavité réverbérante 112 et une partie réceptrice 124 à l'intérieur de la cavité réverbérante 112, l'antenne secondaire 120 étant adaptée pour que la partie émettrice 122 émette une onde électromagnétique secondaire hors de la cavité réverbérante 112 sous l'effet d'une onde électromagnétique d'excitation reçue par la partie réceptrice 124. On notera que, bien que les parties 122 et 124 soient qualifiées respectivement de « émettrice » et « réceptrice », ces fonctions des parties 122 et 124 ne sont pas exclusives ; la partie émettrice 122 est ainsi également adaptée pour recevoir des ondes électromagnétiques circulant à l'extérieur de la cavité 112, et la partie réceptrice 124 est également adaptée pour émettre des ondes électromagnétiques à l'intérieur de la cavité 112.
  • L'antenne secondaire 120 est par exemple formée par un élément conducteur s'étendant au travers d'une paroi 126 de la cavité 112. En variante, l'antenne secondaire 120 est formée par une fente ménagée dans une paroi 126 de la cavité 112. En variante encore, l'émetteur 100 ne comprend pas d'antenne secondaire 120.
  • La cavité réverbérante 112 a, de façon connue, des propriétés d'équirépartition du champ, ou de champ diffus, vis-à-vis de la propagation d'ondes électromagnétiques à l'intérieur de la cavité 112. A cet effet, la cavité 112 présente des formes irrégulières, de façon à ce que, pour toute onde électromagnétique se propageant/circulant à l'intérieur de la cavité 112, la densité de champ de ladite onde électromagnétique soit homogène et isotrope dans tout l'espace de la cavité 112.
  • De préférence, la cavité 112 contient également des diffuseurs, tels que des tiges ou des plaques métalliques, afin de renforcer les propriétés d'équirépartition du champ dans la cavité 112.
  • Les parois 126 de la cavité 112 sont avantageusement toutes réfléchissantes et adaptées pour limiter les pertes électromagnétiques à l'intérieur de la cavité 112. A cet effet, les parois 126 sont typiquement en métal, par exemple en acier.
  • Par ailleurs, la cavité 112 est adaptée pour permettre les conditions de diffusion et mélanges nécessaires entre les antennes primaire 114 et secondaire 120. En d'autres termes, la cavité 112 est adaptée pour que toute onde émise dans la cavité 112 par l'une des antennes primaire 114 et secondaire 120 soit forcée de se réfléchir sur au moins une des parois 126 de la cavité pour parvenir à l'autre antenne 114, 120.
  • L'antenne primaire 114 est adaptée pour émettre l'onde électromagnétique primaire sous l'effet du signal électrique d'excitation généré par le système 116. A cet effet, l'antenne primaire 114 est typiquement constituée par un élément antennaire traversant une paroi 126 de la cavité 112 et adapté pour émettre une onde électromagnétique lorsqu'il est excité par un courant électrique. En variante, l'antenne primaire 114 est constituée par une pluralité d'éléments antennaires traversant une paroi 126 de la cavité 112.
  • Le système de génération 116 comprend une unité de génération et de traitement de signaux 130, et un étage amplificateur 132.
  • L'unité de génération et de traitement de signaux 130 comprend des moyens (non représentés) de génération de et pré-amplification d'un signal électrique primaire.
  • L'étage amplificateur 132 comprend une antenne émettrice 134, une pluralité d'antennes réceptrices 136, un organe 138 de transmission du signal électrique primaire généré par l'unité de génération et de traitement de signaux 130 à l'antenne émettrice 134, et une pluralité d'amplificateurs de signaux électriques à état solide 140.
  • L'antenne émettrice 134 est adaptée pour émettre une onde électromagnétique intermédiaire dans la cavité réverbérante 112 sous l'effet d'un signal électrique reçu par ladite antenne émettrice 134. A cet effet, l'antenne émettrice 134 est typiquement constituée par un élément conducteur traversant une paroi 126 de la cavité 112 et adapté pour émettre une onde électromagnétique lorsqu'il est excité par un courant électrique. En variante, l'antenne primaire 114 est constituée par une pluralité d'éléments conducteurs traversant une paroi 126 de la cavité 112.
  • Chaque antenne réceptrice 136 s'étend dans la cavité réverbérante 112, et est adaptée pour générer un signal électrique sous l'effet d'une onde électromagnétique de stimulation reçue par ladite antenne réceptrice 136. A cet effet, chaque antenne réceptrice 136 est typiquement constituée par un élément conducteur traversant une paroi 126 de la cavité 112. En variante, chaque antenne réceptrice 136 est constituée par une pluralité d'éléments conducteurs traversant une paroi 126 de la cavité 112.
  • L'organe de transmission 138 est constitué par une connexion électrique entre une sortie 142 de l'unité de génération et de traitement de signaux 130 et l'antenne émettrice 134. Ladite connexion électrique est de préférence commutable.
  • De préférence, l'organe de transmission 138 comprend, comme représenté, un amplificateur de signal à état solide 144 pour amplifier le signal électrique primaire généré par l'unité de génération et de traitement de signaux 130 avant qu'il ne parvienne à l'antenne émettrice 134. A cet effet, l'amplificateur 144 comprend une entrée 146 de réception du signal électrique primaire, raccordée électriquement à la sortie 142 de l'unité de génération et de traitement de signaux 130, et une sortie 148 de fourniture du signal électrique primaire amplifié, raccordée électriquement à l'antenne émettrice 134.
  • Chaque amplificateur de signal 140 est adapté pour amplifier un signal électrique secondaire obtenu à partir du signal électrique primaire. A cet effet, chaque amplificateur 140 comprend une entrée 152 de réception du signal électrique secondaire, raccordée électriquement à une antenne réceptrice 136.
  • Chaque amplificateur de signal 140 comprend également une sortie 154 de fourniture du signal électrique secondaire amplifié, raccordée électriquement à une antenne primaire 114. Le signal d'excitation de chaque antenne primaire 114 est ainsi constitué par un signal électrique secondaire amplifié.
  • Dans l'exemple représenté, les antennes primaires 114, les antennes émettrices 136 et les amplificateurs 140 sont en nombre égaux. Pour chaque amplificateur de signal 140, l'antenne réceptrice 136 à laquelle est raccordée l'entrée 152 de l'amplificateur 140 est ainsi propre audit amplificateur 140, et l'antenne primaire 114 à laquelle est raccordée la sortie 154 de l'amplificateur 140 est également propre audit amplificateur 140.
  • L'organe de transmission 118 est formé par une connexion électrique de chaque antenne primaire 114 au système de génération 116, en particulier par une connexion électrique de chaque antenne primaire 114 à la sortie 154 d'un amplificateur de signal 140. Ladite connexion électrique est de préférence commutable.
  • Le système de génération 116 est adapté pour que l'onde électromagnétique intermédiaire émise par l'antenne émettrice 134 interagisse constructivement au niveau de chaque antenne réceptrice 136 pour former une onde électromagnétique de stimulation de ladite antenne réceptrice 136, l'onde électromagnétique de stimulation ayant une amplitude supérieure à l'amplitude de l'onde électromagnétique intermédiaire. Le système de génération 116 est également adapté pour que les ondes électromagnétiques primaires émises par les antennes primaires 114 interagissent constructivement au niveau de la partie réceptrice 124 de l'antenne secondaire 120 pour former une onde électromagnétique d'excitation de ladite antenne secondaire 120, l'onde électromagnétique d'excitation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de l'onde électromagnétique primaire.
  • A cet effet, l'unité de génération et de traitement de signaux 130 est programmée par application du principe de retournement temporel. Cette programmation est en particulier effectuée de la manière décrite ci-dessous.
  • Tout d'abord, une première onde électromagnétique de calibrage est émise par la partie émettrice 124 de l'antenne secondaire 120. Cette première onde électromagnétique de calibrage est de préférence une impulsion.
  • Cette première onde électromagnétique de calibrage se diffuse dans la cavité 112 et une portion de la première onde électromagnétique de calibrage est reçue, de façon diffuse et étalée dans le temps, par chaque antenne primaire 114. Cet étalement permet d'obtenir un signal reçu au niveau de chaque antenne primaire 114 plus long dans le temps avec une puissance crête bien moindre que le signal de calibrage de départ. Ce rapport entre le signal reçu et la première onde de calibrage permet l'obtention d'une marge d'amplification qui permettra l'obtention d'une puissance crête bien plus importante que celle de la première onde de calibrage lors de l'émission d'une onde électromagnétique par l'émetteur 100.
  • La réception de chaque portion d'onde par chaque antenne 114 provoque la génération d'un premier signal électrique, qui est enregistré et comparé à la première onde électromagnétique de calibrage. Il en est déduit une première matrice de transfert fréquentiel Hk out de la cavité 112 pour la transmission d'ondes électromagnétiques entre l'antenne secondaire 120 et l'antenne primaire 114, suivant un procédé similaire au procédé connu décrit dans l'article de H. C. Song, S. Kim, W. S. Hodgkiss, et W. A. Kuperman intitulé « Environmentally adaptive reverberation nulling using a time reversal mirror », The Journal of the Acoustical Society of America, 2004, vol. 116, n°2, pp 762-768 .
  • Ensuite, une deuxième onde électromagnétique de calibrage est émise l'antenne émettrice 134. Cette deuxième onde électromagnétique est de préférence une impulsion.
  • La deuxième onde électromagnétique de calibrage se diffuse dans la cavité 112 et une portion de cette deuxième onde électromagnétique est reçue, de façon diffuse et étalée dans le temps, par chaque antenne réceptrice 136. Cet étalement permet d'obtenir un signal reçu au niveau de chaque antenne primaire 136 plus long dans le temps avec une puissance crête bien moindre que le signal de calibrage de départ. Ce rapport entre le signal reçu et la deuxième onde de calibrage permet l'obtention d'une marge d'amplification qui permettra l'obtention d'une puissance crête bien plus importante que celle de la deuxième onde de calibrage lors de l'émission d'une onde électromagnétique par l'émetteur 100.
  • La réception de chaque portion onde par chaque antenne 136 provoque la génération d'un deuxième signal électrique, qui est enregistré et comparé à la deuxième onde électromagnétique de calibrage. Il en est déduit une deuxième matrice de transfert fréquentiel Hk in de la cavité 112 pour la transmission d'ondes électromagnétiques entre l'antenne émettrice 134 et l'antenne réceptrice 136, suivant le même procédé connu que celui mis en oeuvre pour le calcul de la première matrice Hk out.
  • Enfin, l'unité de génération et de traitement de signaux 130 est programmée pour générer un signal électrique primaire ayant le spectre fréquentiel suivant : X ω = X ω × ∑ k H k in * × H k out * A k
    Figure imgb0001
     où X(w) est le spectre fréquentiel de l'onde électromagnétique que l'on souhaite émettre au moyen de l'émetteur 100, Ak est le facteur d'amplification fourni par chaque amplificateur 140, Hk in* est la matrice conjuguée complexe de la deuxième matrice de transfert fréquentiel Hk in, et Hk out* est la matrice conjuguée complexe de la première matrice de transfert fréquentiel Hk out.
  • Dans l'exemple représenté, l'émetteur 100 comprend également un brasseur 160 positionné dans la cavité 112. Ce brasseur 160 est typiquement constitué par des plaques métalliques.
  • L'emplacement du brasseur 160 dans la cavité 112 est adapté pour maximiser le gain apporté par la cavité réverbérante 112; en d'autres termes, l'emplacement du brasseur 160 dans la cavité 112 est constitué par la position du brasseur 160 dans la cavité 112 pour laquelle le rapport de la puissance crête de l'onde électromagnétique émise par l'émetteur 100 sur la puissance crête du signal électrique primaire généré par l'unité de génération et de traitement de signaux 130 est maximal. L'emplacement du brasseur 160 est déterminé au moyen du procédé décrit ci-dessous.
  • Tout d'abord, le brasseur 160 est positionné dans la cavité 112, dans une position aléatoire. Puis une programmation de l'unité de génération et de traitement de signaux 130 est effectuée au moyen du procédé de programmation décrit ci-dessus. La puissance crête du signal électrique primaire obtenu par ladite programmation est mémorisée.
  • Ensuite, le brasseur 160 est déplacé de façon à occuper une nouvelle position dans la cavité 112. Une nouvelle programmation de l'unité de génération et de traitement de signaux 130 est effectuée au moyen du procédé de programmation décrit ci-dessus, les ondes électromagnétiques de calibrage employées étant identique aux ondes électromagnétiques de calibrage employées lors de la première programmation. La puissance crête du signal électrique primaire obtenu avec cette deuxième programmation est à son tour mémorisée.
  • Cette étape est ensuite répétée pour toutes les positions possibles du brasseur 160 dans la cavité 112.
  • Finalement, les puissances crêtes mémorisées pour les différentes positions du brasseur 160 sont comparées les unes aux autres, de façon à identifier la position du brasseur 160 pour laquelle la puissance crête est minimale. Le brasseur 160 est alors repositionné à cette position, ladite position constituant l'emplacement du brasseur 160.
  • Un procédé d'émission d'une onde électromagnétique au moyen de l'émetteur 100 va maintenant être décrit, en référence aux Figures 1 et 2.
  • Le signal électrique primaire est tout d'abord généré par l'unité de génération et de traitement de signaux 130. Ce signal est ensuite amplifié par l'amplificateur 144, qui le transmet à l'antenne émettrice 134.
  • Sous l'effet du signal électrique primaire amplifié, l'antenne émettrice 134 se met à émettre l'onde électromagnétique intermédiaire dans la cavité 112. L'onde électromagnétique intermédiaire, après réflexion sur les parois 126 de la cavité 112, interagit constructivement avec elle-même au niveau de chaque antenne réceptrice 136, comme représenté sur la Figure 1, de manière à produire une onde de stimulation de chaque antenne réceptrice 136.
  • Chaque antenne réceptrice 136, ainsi stimulée, génère un signal électrique secondaire, qui est donc un signal électrique obtenu à partir du signal électrique primaire. Ce signal électrique secondaire est amplifié par l'amplificateur 140 auquel est raccordée l'antenne 136, puis transmis à l'antenne primaire 114 raccordée audit amplificateur 140.
  • Chaque antenne primaire 114 reçoit ainsi un signal d'excitation constitué par un signal électrique secondaire amplifié. Sous l'effet de ce signal d'excitation, chaque antenne primaire 114 se met à émettre une onde électromagnétique primaire dans la cavité 112.
  • Chaque onde électromagnétique primaire, après réflexion sur les parois 126 de la cavité 112, interagit constructivement avec elle-même et avec les autres ondes électromagnétiques primaires au niveau de la partie réceptrice 124 de l'antenne secondaire 120, comme représenté sur la Figure 2, de manière à produire une onde d'excitation de l'antenne secondaire 120. Sous l'effet de l'excitation de l'antenne secondaire 120 induite par cette onde d'excitation, la partie émettrice 122 émet finalement une onde électromagnétique finale à l'extérieur de la cavité 120.
  • En variante, dans le cas où l'émetteur 100 ne comprend pas d'antenne secondaire 120, l'onde électromagnétique finale est constituée par l'onde résultant de la focalisation de l'onde électromagnétique primaire dans la cavité 112.
  • On notera que, bien que seule la variante dans laquelle l'émetteur 100 comprend une unique antenne émettrice 134, une unique antenne secondaire 120, et une pluralité d'antennes primaires 114 et d'antennes réceptrices 136 a été décrite ci-dessus, le second mode de réalisation de l'invention n'est pas limité à cette seule variante. Selon d'autres variantes de ce second mode de réalisation, l'émetteur 100 comprend une pluralité d'antennes émettrices 134 et/ou une pluralité d'antennes secondaires 120 et/ou une unique antenne primaire 114 et/ou une unique antenne réceptrice 136.
  • Grâce à l'invention décrite ci-dessus, il est ainsi possible de générer des ondes électromagnétiques de forte puissance, de formes variées, en utilisant une seule unité de génération de signaux.
  • En outre, l'invention permet la réalisation d'émetteurs compacts et peu coûteux.

Claims (9)

  1. Emetteur (100) d'ondes électromagnétiques, comprenant une cavité réverbérante (112), au moins une antenne primaire (114) pour émettre une onde électromagnétique primaire dans la cavité réverbérante (112) sous l'effet d'un signal électrique d'excitation, un système (116) de génération d'un signal électrique d'excitation de la ou chaque antenne primaire (114), et un organe (118) de transmission du signal électrique d'excitation à la ou chaque antenne primaire (14, 114), le système de génération (116) comprenant une unité de génération de signaux (130), programmée pour générer un signal électrique primaire, le système de génération (116) comprenant au moins un amplificateur de signal électrique (140), adapté pour amplifier un signal électrique secondaire obtenu à partir du signal électrique primaire,
    caractérisé en ce que le système de génération (116) comprend également :
    - au moins une antenne émettrice (134), adaptée pour émettre une onde électromagnétique intermédiaire dans la cavité réverbérante (112) sous l'effet d'un signal électrique reçu par ladite antenne émettrice (134),
    - au moins une antenne réceptrice (136), s'étendant dans la cavité réverbérante (112), adaptée pour générer un signal électrique sous l'effet d'une onde électromagnétique de stimulation reçue par ladite antenne réceptrice (136), et
    - un organe (138) de transmission du signal électrique primaire généré par l'unité de génération de signaux (130) à la ou chaque antenne émettrice (134),
    et en ce que le ou chaque amplificateur de signal électrique (140) comprend une entrée (152) de réception du signal électrique secondaire, raccordée électriquement à au moins une antenne réceptrice (136), et une sortie (154) de transmission du signal électrique secondaire amplifié, raccordée électriquement à au moins une antenne primaire (114).
  2. Emetteur d'ondes électromagnétiques (10, 100) selon la revendication 1, dans lequel le signal électrique d'excitation est constitué par le signal électrique secondaire amplifié.
  3. Emetteur d'ondes électromagnétiques (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le système de génération (116) est adapté pour que la ou les onde(s) électromagnétique(s) intermédiaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) émettrice(s) (136) interagisse(nt) constructivement au niveau d'au moins une antenne réceptrice (136) pour former une onde électromagnétique de stimulation de ladite antenne réceptrice (136), l'onde électromagnétique de stimulation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique intermédiaire.
  4. Emetteur d'ondes électromagnétiques (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de génération (116) comprend une pluralité d'amplificateurs de signaux électriques.
  5. Emetteur d'ondes électromagnétiques (100) selon la revendication 4, dans lequel, pour chaque amplificateur de signal électrique (140), la ou chaque antenne réceptrice (136) à laquelle est raccordée électriquement l'entrée (152) dudit amplificateur de signal électrique (140) est propre audit amplificateur de signal électrique (140), et la ou chaque antenne primaire (114) à laquelle est raccordée électriquement la sortie (154) dudit amplificateur de signal électrique (140) est propre audit amplificateur de signal électrique (140).
  6. Emetteur d'ondes électromagnétiques (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une antenne secondaire (120) comportant une partie émettrice (122) à l'extérieur de la cavité réverbérante (112) et une partie réceptrice (124) à l'intérieur de la cavité réverbérante (112), la ou chaque antenne secondaire (120) étant adaptée pour que la partie émettrice (122) émette une onde électromagnétique secondaire hors de la cavité réverbérante (112) sous l'effet d'une onde électromagnétique d'excitation reçue par la partie réceptrice (124).
  7. Emetteur d'ondes électromagnétiques (100) selon la revendication 6, dans lequel le système de génération (116) est adapté pour que la ou les onde(s) électromagnétique(s) primaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) primaire(s) (114) interagisse(nt) constructivement au niveau de la partie réceptrice (124) d'au moins une antenne secondaire (120) pour former une onde électromagnétique d'excitation de ladite antenne secondaire (120), l'onde électromagnétique d'excitation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique primaire.
  8. Procédé d'émission d'une onde électromagnétique par un émetteur d'ondes électromagnétiques (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    - génération du signal électrique primaire par l'unité de génération de signaux (130),
    - transmission du signal électrique primaire à la ou chaque antenne émettrice (134),
    - émission, par la ou chaque antenne émettrice (134), sous l'effet de la stimulation de ladite antenne émettrice (134) par le signal électrique primaire, d'une onde électromagnétique intermédiaire dans la cavité réverbérante (112),
    - interaction constructive de la ou des onde(s) électromagnétique(s) intermédiaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) émettrice(s) (134) au niveau d'au moins une antenne réceptrice (136) pour former une onde électromagnétique de stimulation de ladite antenne réceptrice (136), l'onde électromagnétique de stimulation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique intermédiaire,
    - génération, par la ou chaque antenne réceptrice (136), sous l'effet de la stimulation de ladite antenne réceptrice (136) par l'onde électromagnétique de stimulation, d'un signal électrique secondaire,
    - amplification du ou de chaque signal électrique secondaire par un amplificateur de signal électrique (140),
    - transmission du ou de chaque signal électrique secondaire amplifié à au moins une antenne primaire (114), et
    - émission, par la ou chaque antenne primaire (114), sous l'effet de l'excitation de ladite antenne primaire (114) par le signal électrique secondaire amplifié qui lui est transmis, d'une onde électromagnétique primaire.
  9. Procédé d'émission selon la revendication 8, comprenant en outre une étape d'interaction constructive de la ou des onde(s) électromagnétique(s) primaire(s) émise(s) par la ou les antenne(s) primaire(s) (114) en au moins un point de la cavité réverbérante (112), de manière à former une onde électromagnétique d'excitation d'une antenne secondaire (120), ladite onde électromagnétique d'excitation ayant une amplitude plus grande que l'amplitude de la ou chaque onde électromagnétique primaire.
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