EP3117486A1 - Dispositif et procédé d'absorption multi-secteurs - Google Patents

Dispositif et procédé d'absorption multi-secteurs

Info

Publication number
EP3117486A1
EP3117486A1 EP15712293.8A EP15712293A EP3117486A1 EP 3117486 A1 EP3117486 A1 EP 3117486A1 EP 15712293 A EP15712293 A EP 15712293A EP 3117486 A1 EP3117486 A1 EP 3117486A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waves
parameters
absorption
range
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15712293.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas CAPET
Yenny PINTO BALLESTEROS
Anne-Claire LEPAGE
Julien Sarrazin
Xavier Begaud
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Institut Mines Telecom IMT
Original Assignee
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Institut Mines Telecom IMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National dEtudes Spatiales CNES, Institut Mines Telecom IMT filed Critical Centre National dEtudes Spatiales CNES
Publication of EP3117486A1 publication Critical patent/EP3117486A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/008—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/007—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with means for controlling the absorption

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic wave absorption device and to a method for designing and producing an electromagnetic wave absorption device.
  • the electromagnetic waves emitted by the source must not reach certain areas for which they would be harmful (hospital, school, etc.).
  • absorption devices or absorbers, which are materials that absorb incident waves.
  • the invention proposes an electromagnetic wave absorption device, comprising a plurality of assemblies each comprising at least one electromagnetic wave absorption cell, characterized in that each set has a minimum absorption coefficient valid for given parameters of the incident waves on said set, said parameters comprising one or more of the following parameters: a pair of angular arrival direction ranges of the incident waves on the set, comprising a range of angles of incidence and range of azimuth angles, (or a solid angle containing the arrival directions of the incident waves), the polarization (s) of the incident waves, the parameters of the incident waves for which each set provides the minimum absorption coefficient being different from one set to another.
  • said parameters furthermore comprise a frequency range of the incident waves
  • the assemblies are arranged in concentric crowns; the sets are arranged in a polygonal plane
  • the device comprises cells whose absorption plane is dimensioned so that a portion of the plane in a first direction is sized to absorb the incident waves having a first polarization, and that a portion of the plane in a second direction is sized to absorb the waves incidental with a second polarization different from the first.
  • the invention also relates to an assembly comprising a source emitting and / or receiving electromagnetic waves, and an absorption device being configured to absorb electromagnetic waves from the source and / or towards the source, each set of cells having a minimum absorption coefficient valid for one or more of said incident wave parameters transmitted by the source to said set.
  • the invention also relates to a method for designing and producing an absorption device, for a zone of an environment to which electromagnetic waves are directed, characterized in that it comprises the steps of:
  • identifying parameters of the incident waves on the zone comprising one or more of:
  • a pair of angular arrival direction ranges of the incident waves on the assembly comprising a range of angles of incidence and a range of angles of azimuth
  • the parameters of the incident waves furthermore comprise a frequency range of the incident waves;
  • the method comprises the step of assembling the sets of absorption cells, so as to obtain an absorption device for the zone;
  • the method comprises the steps of simulating or measuring the electromagnetic wave radiation performance of the source with the device in the zone, comparing the performance with specifications, and, in case of non-compliance, redrawing the zone into elementary zones finer, then make sets for these finer elemental areas;
  • the process comprises:
  • the invention has many advantages.
  • the invention proposes an absorption device for a zone subjected to electromagnetic disturbances, the performances of which are optimized for the different waves incident on this zone.
  • the invention makes it possible to obtain satisfactory absorption performance even though the incident waves have different parameters to each other, such as the angle of incidence, the azimuth angle, the polarization, or the frequency.
  • FIG. 1 is a representation of an embodiment of an absorption device according to the invention.
  • FIG. 2 is a representation of a spherical landmark
  • Figure 3 is a representation of an embodiment of an absorption cell
  • Figure 4 is a representation of another embodiment of an absorption cell
  • FIG. 5 is a representation of an embodiment wherein the absorption assemblies are arranged in concentric rings
  • FIG. 6 shows the example of FIG. 4 and illustrates the concentric absorption sets adapted for different ranges of incidence angles
  • Figure 7 is a variant of Figure 5 with an off-center source
  • Figure 8 illustrates concentric absorption assemblies adapted for different angles of incidence and azimuth ranges
  • Fig. 9 depicts steps of a method for designing and producing a system comprising an electromagnetic source, wherein the method of designing and producing an absorption device can register;
  • Figure 1 1 describes steps of an embodiment of a method of designing and producing an absorption device, comprising steps of performance simulation;
  • Figures 12 to 15 are examples of application of the device and the method of absorption.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of an electromagnetic wave absorption device 1.
  • This device 1 comprises a plurality of sets E, (in Figure Ei, E 2 and E 3 ) each comprising at least one cell 2 for absorbing electromagnetic waves.
  • each set Ei may comprise a single electromagnetic wave absorption cell 2, or a plurality of electromagnetic wave absorption cells 2.
  • the cells 2 can provide an absorption function of incident electromagnetic waves.
  • the cells 2 of a set Ei have a minimum absorption coefficient, valid for given parameters of the incident waves on said set Ei.
  • the absorption coefficient is usually expressed in dB. This absorption coefficient is defined according to the desired specifications, which depend on the context and the mission.
  • This absorption coefficient also depends on the technologies used for the cells. A typical value is between -15dB and -10dB.
  • the value of the minimum absorption coefficient may be common to all sets, or be specific to each set.
  • the parameters of the incident waves, for which each set Ei provides the minimum absorption coefficient for the waves incidental on said set may include at least one of the following parameters:
  • At least one angular range ([ ⁇ , - ⁇ ' ⁇ ], [ ⁇ - ⁇ ']) of direction of arrival of the incident waves on the assembly.
  • This angular range can also be defined by a solid angle of arrival direction of the incident waves on the assembly.
  • a pair of angular ranges is taken into account, comprising both a range of angles of incidence [ ⁇ , - ⁇ ',] and a range of azimuth angles [ ⁇ - ⁇ '] ;
  • the parameters may furthermore include a frequency range of the incident waves.
  • the sets Ei of cells receive incident waves belonging to different frequency ranges. Therefore, each set Ei ensures in this case the minimum absorption coefficient for the range of frequencies specific to it, besides the parameters already mentioned above (angles of arrival direction, and / or polarization ).
  • the incident waves on the device 1 have a direction of arrival whose angular definition, in a given reference, is different according to the sets Ei of the device 1.
  • the angular range of arrival direction typically includes:
  • a pair of angular ranges ([ ⁇ - ⁇ ' ⁇ ], [ ⁇ , - ⁇ ,]]) of direction of arrival of the incident waves on the set Ei, comprising both the range of angles of incidence [ ⁇ , - ⁇ ',] and the range of azimuth angle [ ⁇ - ⁇ ,'], is taken into account.
  • the incident waves have, according to the emission sources, different polarizations.
  • Examples of polarization include:
  • TE transverse electric polarization
  • TM transverse magnetic polarization
  • the parameters of the incident waves for which each set E, ensures the minimum absorption coefficient are different from one set Ei to the other. This implies that at least one of the parameters, or all the parameters, is different from one set Ei to the other.
  • the device 1 makes it possible to obtain a discretization of the absorption space, each set of cells being adapted to the specific parameters of the waves incident on said set.
  • the device 1 makes it possible to optimize the absorption, by means of specific cell sets for each geographical zone.
  • the device 1 is therefore configured to absorb the electromagnetic waves emitted and / or received by the source 15, each set Ei of cells having a minimum absorption coefficient valid for the parameters of the incident waves to said set Ei.
  • the device 1 is made with a plurality of sets adapted to the parameters of the incident waves on said set.
  • FIG. 3 shows a possible embodiment of an electromagnetic wave absorption cell 2.
  • the cell 2 comprises a ground plane 10, an incident wave absorption plane 12, and a spacer 11 disposed between the ground plane 10 and the incident wave absorption plane 12.
  • the plane 12 can adopt another polygonal or elliptical shape, or even a specific form adapted (Jerusalem cross, spirals, fractal patterns ).
  • the term "plan” is a generic designation in that the plan includes a thickness.
  • the spacer 1 1 is for example of the honeycomb type.
  • the absorption plane 12 may be a high resistive impedance surface (SHI-R).
  • a high impedance surface is a resonant surface that has the property of reflecting the electric field without phase shift. It typically includes repetitive metal patterns. Different shapes of metal patterns can be used, such as spiral, cross, or other.
  • a typical solution is to introduce dielectric losses (via a ferrite, graphite, or other substrate), and / or losses. ohmic in the SHI, for example via resistors 30, as illustrated in FIG. 3.
  • the resistors 30 are arranged along the longitudinal axis X and the transverse axis Y of the absorption plane 12 of each cell 2.
  • the resistances of the different cells 2 are electrically connected to each other.
  • a set Ei then comprises a periodic repetition of the same cells 2 connected to each other. However, the cells 2 are different from one set Ei to the other, in order to ensure the performance required for the parameters of the incident waves on said set.
  • Different characteristics of the cells 2 are adjusted to enable them to provide the absorption function for the parameters which are specific to their own set Ei (angle of incidence, and / or polarization, frequency ranges, etc.).
  • the values of the resistances, the geometry and thickness of the absorption plane 12, the geometric dimensions of the cell are adjusted in order to obtain the desired absorption performance for the parameters of the set Ei.
  • the dimensions and characteristics of the cell can be obtained by simulations, in particular by iterations and / or optimization.
  • the high impedance surface 40 may be supplemented by a resistive film 31.
  • the resistive film 31 may be located near the high impedance surface or at a distance above it.
  • FIG. 4 an assembly comprising a plurality of cells 2 is illustrated, a resistive film 31 being placed under the metal patterned absorption plane 12 of the cells 2.
  • the spacer 1 1 here consists of an air knife .
  • the film 42 between the resistive film 31 and the plane 12 is for example a PET film.
  • the introduction of ohmic losses in IHS can be done via the introduction of localized resistive elements.
  • One possible realization is the use of low conductivity tracks in SHI, such as copper or graphite, or by the introduction of low conductivity resistive inks.
  • Figure 1 illustrates the cells 2 in an arrangement on parallel lines.
  • Sets (Ei) can be arranged according to any tiling (hexagonal, square ).
  • Sets Ei can be arranged in a polygonal plane.
  • sets (Ei) do not necessarily have the same shapes and sizes.
  • the sets (Ei) are not arranged in the same plane, but constitute the faces of a volume construction, such as for example a multifaceted volume construction.
  • the sets may for example be arranged on a pyramid shape.
  • the sets Ei are arranged in concentric rings.
  • Each ring has different absorption properties, adapted to the parameters of the incident waves on said ring.
  • the plane 12 of absorption of the cells 2 is dimensioned so that a portion of the plane 12 in a first direction is sized to absorb the incident waves having a first polarization and a portion of the plane 12 in a second direction is sized to absorb the incident waves having a second polarization different from the first.
  • the first polarization is the TM polarization
  • the second polarization is the TE polarization.
  • an antenna 21 is present above a face 22 of an object.
  • the reflective plane 23, modifying the radiation pattern of the antenna 21, is on the face 22.
  • the object is for example a carrier, a structure or a reflector.
  • the electromagnetic waves emitted or received by the antenna 21 tend to reflect on the face 22, and disturb the radiation pattern of the antenna 21.
  • the device 1 is therefore disposed on all or part of the face 22 in order to absorb the disturbing incident waves emitted or received.
  • the incident waves have an angle of incidence ⁇ , / ⁇ ', which differs according to the zone of impact on the face 22.
  • the device 1 comprises a plurality of cells E1 to E4. Each set Ei has a minimum absorption coefficient that is valid for a range of angles of different incidence.
  • the sets Ei are arranged in concentric rings.
  • the radial dimension in the associated cylindrical coordinate system (in FIG. 5, symbolized by the letter R) of the cells 2 absorbs the polarization TM of the incident waves, and the orthoradial dimension (or concentric, symbolized by the letter C in Figure 5) absorbs the TE polarization.
  • the minimum absorption level is less than -15dB for all Ei cells.
  • the frequency range of the absorbed waves is identical for all the sets, and corresponds for example to the range 2-2.3 GHz.
  • a source 36 emits electromagnetic waves to Ei sets of cells.
  • the sets Ei of cells are adapted to absorb the waves for angles of incidence [ ⁇ , - ⁇ ',] ranges, and azimuth angle ranges [cpi-cpi'], different from a cell. to the other.
  • the corresponding spherical landmark 37 is also illustrated.
  • the set E0 is adapted for a range of angles of incidence between ⁇ 1 and ⁇ 2 (for example between 0 ° and 15 °), and for a range of azimuth angles ⁇ of between 0 ° and 360 ° ;
  • the assembly E1 is suitable for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3 (for example between 15 ° and 40 °), and for a range of azimuth angles ⁇ of between 45 ° and 90 ° ;
  • the assembly E2 is adapted for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3, and for a range of azimuth angles ⁇ of between 0 ° and 45 °;
  • the assembly E3 is suitable for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3, and for a range of azimuth angles ⁇ of between 315 ° and 360 °;
  • the assembly E4 is suitable for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3, and for a range of azimuth angles ⁇ of between 270 ° and 315 °;
  • the assembly E5 is adapted for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3, and for a range of azimuth angles ⁇ of between 225 ° and 270 °;
  • the assembly E6 is suitable for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3, and for a range of azimuth angles ⁇ of between 180 ° and 225 °;
  • the assembly E7 is adapted for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3, and for a range of azimuth angles ⁇ of between 135 ° and 180 °;
  • the assembly E8 is suitable for a range of angles of incidence between ⁇ 2 and ⁇ 3, and for a range of azimuth angles ⁇ of between 90 ° and 135 °.
  • the assemblies E9 to E16 are suitable for a range of angles of incidence between ⁇ 3 and ⁇ 4 (for example between 40 ° and 60 °), and for a range of azimuth angles respectively equal to the range of angles. of azimuth of sets E1 to E8.
  • a method for designing and producing an absorption device 1 is described.
  • This method can notably be integrated in a more general context of design and sizing of electromagnetic sources, such as an antenna, for a given mission, illustrated in FIG. 9.
  • the antenna as well as the carrier or the structure of the antenna are selected (steps S1 / S2).
  • the antenna is then arranged on the carrier or the structure according to the layout constraints (step S3).
  • the radiation performance of the electromagnetic waves is analyzed (step S4).
  • the disturbing zones are identified and analyzed, by simulation or experiment (step S5).
  • the absorption device 1 is made to absorb these disturbing waves (step S6), and is arranged (step S7) on the structure or the zone which undergoes the disturbances. If the performances are judged satisfactory, the process is finished (step S8).
  • An area 16 of an environment receives disturbing electromagnetic waves.
  • a step M1 parameters of the incident waves on the zone 16 are identified. This identification is conducted by simulation, calculation or measurement.
  • At least one angular range [ ⁇ , - ⁇ ',], [ ⁇ - ⁇ ']) of direction of arrival of the incident waves
  • a pair of arrival direction angular ranges ([ ⁇ - ⁇ ' ⁇ ], [ ⁇ , - ⁇ ']) of the incident waves on the set (Ei) is taken into account.
  • the parameters of the incident waves further comprise a range (f ,, f) of frequencies of the incident waves.
  • the zone 16 is divided into a plurality of elementary zones.
  • Step M3 said set Ei having a minimum absorption coefficient valid for one or more of the parameters of the incident waves on said elementary zone.
  • the parameters in question can be those actually identified for each zone, or a different range of values taking into account the parameters identified (for example a wider range of values including the parameters actually measured or obtained by simulation).
  • the minimum absorption coefficients may be different from one set to another, or the same.
  • the sets Ei are made using one of the previously described technologies (SHI with resistors, SHI with resistive film, etc.), or according to other known technologies.
  • the technologies used may vary from one set to another.
  • step M4 the assembly depends on the technology used for the cells 2. It may be an electrical and / or mechanical assembly as appropriate.
  • the device 1 can then be arranged on the zone 16.
  • the method may also comprise (see FIG. 1 1) the intermediate step M2i of defining, for each elementary zone:
  • the method further comprises the step of evaluating (step M2 2 ), for example by simulation or measurement, the radiation performance of the electromagnetic waves of a source emitting and / or receiving electromagnetic waves in the environment (by example of the waves returning to the source), when the device 1 as defined is disposed in the zone 16.
  • the sets Ei are made (step M3).
  • step M2 3 the zone 16 is redécoupée according to different elementary zones and sets Ei are made for these zones. For example, a finer division is used.
  • the method of designing and producing the device 1 can be implemented in the following method:
  • an antenna 35 is placed on a building. Zones 33 disturb the radiation of the antenna 35. In addition, areas 41 of a school or hospital are to be protected. An absorption device is thus placed on each of the zones 33, 41 in order to absorb the incident waves, taking into account the angle of incidence, the polarization, and, if appropriate, the frequency of the incident waves. .
  • an antenna 43 is placed on a wing of an aircraft.
  • the absorption device is disposed on the fuselage and / or the empennage of the aircraft. Different angles of incidence ⁇ , ⁇ 'are illustrated, and are taken into account by the sets Ei of the device 1.
  • the antenna 43 is this time placed on the fuselage of the aircraft.
  • An absorption device 1 is disposed under the antenna, at its ground plane, and another absorption device is disposed on the wing of the aircraft. Different angles of incidence ⁇ , ⁇ 'are illustrated, and are taken into account by the device 1.
  • FIG. 15 Another example is illustrated in FIG. 15.
  • An antenna 44 is disposed between two walls 47 of a cavity.
  • the walls 47 are covered internally and / or externally with the device 1.
  • one walls or all of the walls is retractable (arrow 48), in order to release the antenna 44.
  • the invention has many applications in many technical fields requiring the absorption of disturbing electromagnetic waves.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) d'absorption d'ondes électromagnétiques, comprenant une pluralité d'ensembles (Ei) comprenant chacun au moins une cellule (2) d'absorption des ondes électromagnétiques, caractérisé en ce que : chaque ensemble (Ei) présente un coefficient minimal d'absorption valable pour des paramètres donnés des ondes incidentes sur ledit ensemble (Ei), lesdits paramètres comprenant un ou plusieurs des paramètres suivants: - un couple de plages ([θi-θ'i],[φi-φi']) angulaires de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble (Ei), comprenant une plage d'angles d'incidence ([θi-θ'i]) et une plage d'angles d'azimuth ([φi-φi']), et - une polarisation des ondes incidentes, les paramètres des ondes incidentes pour lesquels chaque ensemble (Ei) assure le coefficient minimal d'absorption étant différents d'un ensemble (Ei) à l'autre. L'invention concerne également un procédé de conception et de réalisation d'un dispositif d'absorption.

Description

Dispositif et procédé d'absorption multi-secteurs
Domaine de l'invention
L'invention concerne un dispositif d'absorption d'ondes électromagnétiques, ainsi qu'un procédé de conception et de réalisation d'un dispositif d'absorption d'ondes électromagnétiques.
Présentation de l'Art Antérieur
Dans un environnement comprenant une source émettant des ondes électromagnétiques, des perturbations sont créées en raison des réflexions et multi-trajets desdites ondes électromagnétiques.
Ceci est par exemple le cas d'une antenne montée sur une structure porteuse. Les ondes électromagnétiques émises par l'antenne se réfléchissent sur la structure porteuse et perturbent le diagramme de rayonnement de l'antenne.
Dans d'autres cas, les ondes électromagnétiques émises par la source ne doivent pas atteindre certaines zones pour lesquelles elles seraient dommageables (hôpital, école, etc.).
Dans l'art antérieur, il est connu d'utiliser des dispositifs d'absorption, ou absorbants, qui sont des matériaux qui absorbent les ondes incidentes.
Différentes technologies d'absorbants ont été décrites dans l'art antérieur, comme par exemple l'écran de Salisbury, comprenant une couche résistive (ou plus généralement, un matériau à pertes) placée au- dessus d'une surface métallique à une distance d'un quart de longueur d'onde, ou les structures à base de méta-matériaux. Les structures à base de méta-matériaux sont périodiques et constituées d'un ou plusieurs motifs qui se répètent.
Toutefois, les dispositifs d'absorption de l'art antérieur présentent des inconvénients.
En raison de la variété de la nature des ondes incidentes sur ces dispositifs, les performances obtenues pour l'absorption ne sont pas satisfaisantes pour l'ensemble des ondes incidentes. Ces performances limitées ne permettent donc pas de lutter efficacement contre les réflexions indésirables ou les multi-trajets des ondes. Présentation de l'invention
Afin de pallier les inconvénients de l'art antérieur, l'invention propose un dispositif d'absorption d'ondes électromagnétiques, comprenant une pluralité d'ensembles comprenant chacun au moins une cellule d'absorption des ondes électromagnétiques, caractérisé en ce que chaque ensemble présente un coefficient minimal d'absorption valable pour des paramètres donnés des ondes incidentes sur ledit ensemble, lesdits paramètres comprenant un ou plusieurs des paramètres suivants : un couple de plages angulaires de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble, comprenant une plage d'angles d'incidence et une plage d'angles d'azimuth, (ou un angle solide contenant les directions d'arrivée des ondes incidentes), la ou les polarisations des ondes incidentes, les paramètres des ondes incidentes pour lesquels chaque ensemble assure le coefficient minimal d'absorption étant différents d'un ensemble à l'autre.
L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- lesdits paramètres comprennent en outre une plage de fréquences des ondes incidentes;
- les ensembles sont disposés selon des couronnes concentriques ; - les ensembles sont disposés dans un plan de forme polygonale
(hexagonal, carré...), ou sur des faces d'une forme tridimensionnelle (pyramide) ;
- le dispositif comprend des cellules dont le plan d'absorption est dimensionné de sorte qu'une portion du plan selon une première direction est dimensionnée pour absorber les ondes incidentes présentant une première polarisation, et qu'une portion du plan selon une deuxième direction est dimensionnée pour absorber les ondes incidentes présentant une deuxième polarisation différente de la première.
L'invention concerne également un ensemble comprenant une source émettant et/ou recevant des ondes électromagnétiques, et un dispositif d'absorption étant configuré pour absorber des ondes électromagnétiques provenant de la source et/ou allant vers la source, chaque ensemble de cellules présentant un coefficient minimal d'absorption valable pour un ou plusieurs desdits paramètres des ondes incidentes émises par la source vers ledit ensemble.
L'invention concerne également un procédé de conception et de réalisation d'un dispositif d'absorption, pour une zone d'un environnement vers laquelle se dirige des ondes électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- identifier des paramètres des ondes incidentes sur la zone, lesdits paramètres comprenant un ou plusieurs des paramètres parmi :
o un couple de plages angulaires de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble, comprenant une plage d'angles d'incidence et une plage d'angles d'azimuth, et
o une polarisation des ondes incidentes,
- découper la zone en une pluralité de zones élémentaires, et pour chaque zone élémentaire, réaliser un ensemble comprenant au moins une cellule d'absorption des ondes électromagnétiques, ledit ensemble présentant un coefficient minimal d'absorption valable pour un ou plusieurs des paramètres des ondes incidentes sur ladite zone élémentaire. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- les paramètres des ondes incidentes comprennent en outre une plage de fréquences des ondes incidentes; - le procédé comprend l'étape consistant à assembler les ensembles de cellules d'absorption, de sorte à obtenir un dispositif d'absorption pour la zone ;
- le procédé comprend les étapes consistant à simuler ou mesurer des performances du rayonnement des ondes électromagnétiques de la source avec le dispositif dans la zone, comparer les performances avec des spécifications, et, en cas de non-conformité, redécouper la zone en zones élémentaires plus fines, puis réaliser des ensembles pour ces zones élémentaires plus fines ;
- le procédé comprend :
o pour un environnement comprenant au moins une source émettant et/ou recevant des ondes électromagnétiques, identifier des zones de perturbation, ou soumises à des perturbations, en raison des ondes électromagnétiques émises par la source ou arrivant sur la source,
o réaliser un ou plusieurs dispositifs d'absorption pour lesdites zones,
o placer lesdits dispositifs d'absorption au niveau desdites zones.
L'invention présente de nombreux avantages.
L'invention propose un dispositif d'absorption pour une zone soumise à des perturbations électromagnétiques, dont les performances sont optimisées pour les différentes ondes incidentes sur cette zone.
En particulier, l'invention permet d'obtenir des performances d'absorption satisfaisantes bien que les ondes incidentes présentent des paramètres différents entre elles, comme l'angle d'incidence, l'angle d'azimut, la polarisation, ou la fréquence.
Enfin, l'invention offre un dispositif d'absorption évolutif et modulable en fonction de l'environnement. Présentation des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la Figure 1 est une représentation d'un mode de réalisation d'un dispositif d'absorption selon l'invention;
- la Figure 2 est une représentation d'un repère sphérique;
- la Figure 3 est une représentation d'un mode de réalisation d'une cellule d'absorption ;
- la Figure 4 est une représentation d'un autre mode de réalisation d'une cellule d'absorption ;
- la Figure 5 est une représentation d'un exemple de réalisation dans lequel les ensembles d'absorption sont disposés dans des couronnes concentriques ;
- la Figure 6 reprend l'exemple de la Figures 4 et illustre les ensembles d'absorption concentriques adaptés pour différentes plages d'angles d'incidence;
- la Figure 7 est une variante de la Figure 5 avec une source décentrée ;
- la Figure 8 illustre des ensembles d'absorption concentriques adaptés pour différentes plages d'angles en incidence et en azimuth ;
- la Figure 9 décrit des étapes d'un procédé de conception et de réalisation d'un système comprenant une source électromagnétique, dans lequel le procédé de conception et de réalisation d'un dispositif d'absorption peut s'inscrire ;
- la Figure 10 décrit des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé de conception et de réalisation d'un dispositif d'absorption;
- la Figure 1 1 décrit des étapes d'un mode réalisation d'un procédé de conception et de réalisation d'un dispositif d'absorption, comprenant des étapes de simulation des performances ; - les Figures 12 à 15 sont des exemples d'application du dispositif et du procédé d'absorption.
Description détaillée
Dispositif
On a représenté en Figure 1 , de manière schématique, un mode de réalisation d'un dispositif 1 d'absorption d'ondes électromagnétiques.
Ce dispositif 1 comprend une pluralité d'ensembles E, (sur la figure Ei , E2 et E3) comprenant chacun au moins une cellule 2 d'absorption des ondes électromagnétiques.
Ainsi, chaque ensemble Ei peut comprendre une unique cellule 2 d'absorption des ondes électromagnétiques, ou une pluralité de cellules 2 d'absorption des ondes électromagnétiques.
Comme explicité par la suite, différentes technologies peuvent être utilisées pour les cellules 2, afin que celles-ci puissent assurer une fonction d'absorption des ondes électromagnétiques incidentes.
Les cellules 2 d'un ensemble Ei présentent un coefficient minimal d'absorption, valable pour des paramètres donnés des ondes incidentes sur ledit ensemble Ei.
Le coefficient d'absorption s'exprime en général en dB. Ce coefficient d'absorption est défini en fonction des spécifications souhaitées, qui dépendent du contexte et de la mission.
Ce coefficient d'absorption dépend en outre des technologies utilisées pour les cellules. Une valeur typique est comprise entre -15dB et - 10dB.
Selon les applications, la valeur du coefficient minimal d'absorption peut être commun à tous les ensembles, ou être spécifique à chaque ensemble.
Les paramètres des ondes incidentes, pour lesquels chaque ensemble Ei assure le coefficient minimal d'absorption pour les ondes incidentes sur ledit ensemble, peuvent comprendre au moins l'un des paramètres suivants :
- au moins une plage angulaire ([θ,-θ'ί],[φί-φί']) de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble. Cette plage angulaire peut également être définie par un angle solide de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble. Dans un mode de réalisation, un couple de plages angulaire est pris en compte comprenant à la fois une plage d'angles d'incidence [θ,-θ',] et une plage d'angles d'azimuth [φί-φί'] ;
- une polarisation des ondes incidentes ;
- le cas échéant, les paramètres incluent éventuellement en outre une plage de fréquence des ondes incidentes. En effet, dans certains cas, les ensembles Ei de cellules reçoivent des ondes incidentes appartenant à des plages de fréquence différentes. Par conséquent, chaque ensemble Ei assure dans ce cas le coefficient minimal d'absorption pour la plage de fréquences qui lui est propre, outre les paramètres déjà cités précédemment (angles de direction d'arrivée, et/ou polarisation...).
Comme on peut le voir par exemple en Figure 7, les ondes incidentes sur le dispositif 1 présentent une direction d'arrivée dont la définition angulaire, dans un repère donné, est différente selon les ensembles Ei du dispositif 1 .
La plage angulaire de direction d'arrivée comprend typiquement :
- une plage d'angles d'incidence [θ,-θ',], l'angle d'incidence Θ étant l'angle entre la normale à la surface de l'ensemble Ei du dispositif absorbant et l'onde électromagnétique incidente ;
- une plage d'angles d'azimuth [cpi-cpi'], l'angle d'azimuth φ étant défini par le choix d'un repère sphérique cohérent avec la définition de l'angle Θ précédemment défini (cf. Figure 2).
Ainsi, dans un mode de réalisation, un couple de plages ([θί-θ'ί],[φ,- φ,']) angulaires de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble Ei, comprenant à la fois la plage d'angles d'incidence [θ,-θ',] et la plage d'angle d'azimuth [φί-φ,'], est pris en compte.
Le fait de prendre en compte à la fois la plage d'angles d'incidence et la plage d'angle d'azimuth est avantageux, notamment lorsque l'angle d'incidence s'éloigne de la normale à l'ensemble incident Ei, afin d'augmenter les performances de l'absorption.
La prise en compte du couple de plages angulaires de direction d'arrivée peut notamment donner lieu à la formation de cellules 2 d'absorption anisotropes.
De même, les ondes incidentes présentent, selon les sources d'émission, des polarisations différentes.
Des exemples de polarisation incluent :
- la polarisation transverse électrique (TE) pour laquelle le vecteur champ électrique de l'onde incidente est tangent à la surface d'absorption de l'ensemble Ei, et le champ magnétique est contenu dans le plan orthogonal au vecteur champ électrique ;
- la polarisation transverse magnétique (TM) pour laquelle le vecteur champ magnétique de l'onde incidente est tangent à la surface d'absorption de l'ensemble Ei, et le champ électrique est contenu dans le plan orthogonal au vecteur champ magnétique.
Dans le dispositif 1 , les paramètres des ondes incidentes pour lesquels chaque ensemble E, assure le coefficient minimal d'absorption sont différents d'un ensemble Ei à l'autre. Ceci implique qu'au moins l'un des paramètres, ou l'ensemble des paramètres, est différent d'un ensemble Ei à l'autre.
Ceci permet d'obtenir une discrétisation de l'espace d'absorption, chaque ensemble de cellules étant adapté aux paramètres spécifiques des ondes incidentes sur ledit ensemble. Pour une source 15 électromagnétique donnée, le dispositif 1 permet d'optimiser l'absorption, grâce à des ensembles de cellule spécifiques pour chaque zone géographique.
Le dispositif 1 est donc configuré pour absorber les ondes électromagnétiques émises et/ou reçues par la source 15, chaque ensemble Ei de cellules présentant un coefficient minimal d'absorption valable pour les paramètres des ondes incidentes vers ledit ensemble Ei.
Pour une source 15 électromagnétique donné, le dispositif 1 est donc réalisé avec une pluralité d'ensembles adaptés aux paramètres des ondes incidentes sur ledit ensemble.
On a représenté en Figure 3 un mode de réalisation possible d'une cellule 2 d'absorption des ondes électromagnétiques.
La cellule 2 comprend un plan 10 de masse, un plan 12 d'absorption des ondes incidentes, et un espaceur 1 1 disposé entre le plan 10 de masse et le plan 12 d'absorption des ondes incidentes. On note que le plan 12 peut adopter une autre forme polygonale ou elliptique, voire une forme spécifique adaptée (croix de Jérusalem, spirales, motifs fractals...). Le terme « plan » est une désignation générique dans la mesure où le plan comprend une épaisseur.
L'espaceur 1 1 est par exemple de type nid d'abeille.
De manière connue, le plan 12 d'absorption peut être une surface 40 à haute impédance résistive (SHI-R). Une surface haute impédance est une surface résonante qui a la propriété de réfléchir le champ électrique sans déphasage. Elle comprend typiquement des motifs métalliques répétitifs. Différentes formes de motifs métalliques peuvent être utilisées, comme par exemple à spirale, à croix, ou autres.
En introduisant des matériaux résistifs sur cette surface, les pertes engendrées sont conséquentes. L'énergie ainsi dissipée dans la couche résistive n'est pas réfléchie et la SHI se comporte donc comme un absorbant.
Une solution typique consiste à introduire des pertes diélectriques (via un substrat de type ferrite, graphite, ou autre), et/ou des pertes ohmiques dans la SHI, par exemple via des résistances 30, comme illustré en Figure 3.
Les résistances 30 sont disposées selon l'axe longitudinal X et l'axe transversal Y du plan 12 d'absorption de chaque cellule 2.
Les résistances des différentes cellules 2 sont connectées électriquement entre elles.
Un ensemble Ei comprend alors une répétition périodique des mêmes cellules 2, connectées entre elles. Toutefois, les cellules 2 sont différentes d'un ensemble Ei à l'autre, afin d'assurer les performances requises pour les paramètres des ondes incidentes sur ledit ensemble.
Différentes caractéristiques des cellules 2 sont ajustées afin de leur permettre d'assurer la fonction d'absorption pour les paramètres qui sont propres à leur propre ensemble Ei (angle d'incidence, et/ou polarisation, plages de fréquences, etc.).
En particulier, les valeurs des résistances, la géométrie et l'épaisseur du plan 12 d'absorption, les dimensions géométriques de la cellule (hauteur, longueur, largeur, etc.) sont ajustées afin d'obtenir les performances d'absorption recherchées pour les paramètres de l'ensemble Ei.
Les dimensions et caractéristiques de la cellule peuvent être obtenues par simulations, en particulier par itérations et/ou optimisation.
Alternativement, la surface 40 haute impédance peut être complétée par un film 31 résistif.
Le film 31 résistif peut être localisé près de la surface haute impédance ou à une certaine distance au-dessus.
En Figure 4, un ensemble comprenant une pluralité de cellules 2 est illustré, un film 31 résistif étant disposé sous le plan 12 d'absorption à motifs métalliques des cellules 2. L'espaceur 1 1 est ici constitué d'une lame d'air. Le film 42 entre le film 31 résistif et le plan 12 est par exemple un film PET.
D'autres solutions technologiques sont connues pour fabriquer les cellules. Par exemple, l'introduction de pertes ohmiques dans la SHI peut se faire via l'introduction d'éléments résistifs localisés. Une réalisation possible consiste en l'utilisation de pistes de faible conductivité dans la SHI, comme du cuivre ou du graphite, ou par l'introduction d'encres résistives à faible conductivité.
Selon les solutions technologiques, différentes caractéristiques de la cellule 2 sont ajustées pour obtenir les performances d'absorption requises pour les paramètres des ondes associées à l'ensemble Ei comprenant ladite cellule 2.
La Figure 1 illustre les cellules 2 selon une disposition sur des lignes parallèles.
D'autres dispositions sont possibles.
Les ensembles (Ei) peuvent être disposés selon un pavage quelconque (hexagonal, carré...). Les ensembles Ei peuvent être disposés dans un plan de forme polygonale.
En outre, les ensembles (Ei) ne possèdent pas nécessairement les mêmes formes et dimensions.
Dans un mode de réalisation, les ensembles (Ei) ne sont pas disposés dans le même plan, mais constituent les faces d'une construction volumique, comme par exemple une construction volumique multifacettes. Les ensembles peuvent par exemple être disposés sur une forme de pyramide.
Dans un mode de réalisation, les ensembles Ei sont disposés selon des couronnes concentriques.
Chaque couronne présente des propriétés d'absorption différentes, adaptées aux paramètres des ondes incidentes sur ladite couronne.
Selon un autre aspect possible, éventuellement en combinaison avec la disposition en couronnes, le plan 12 d'absorption des cellules 2 est dimensionné de sorte qu'une portion du plan 12 selon une première direction est dimensionnée pour absorber les ondes incidentes présentant une première polarisation, et une portion du plan 12 selon une deuxième direction est dimensionnée pour absorber les ondes incidentes présentant une deuxième polarisation différente de la première. Par exemple, la première polarisation est la polarisation TM et la deuxième polarisation est la polarisation TE. Un exemple d'application est illustré en Figures 5 et 6. La Figure 7 est une légère variante de la Figure 5 avec une source décentrée.
Dans ces exemples, une antenne 21 est présente au-dessus d'une face 22 d'un objet. Le plan réflecteur 23, modifiant le diagramme de rayonnement de l'antenne 21 , se trouve sur la face 22. L'objet est par exemple un porteur, une structure ou un réflecteur.
Les ondes électromagnétiques émises ou reçues par l'antenne 21 ont tendance à se réfléchir sur la face 22, et à perturber le diagramme de rayonnement de l'antenne 21 .
Le dispositif 1 est donc disposé sur tout ou partie de la face 22 afin d'absorber les ondes incidentes perturbatrices émises ou reçues.
Comme on peut le constater en Figure 7, les ondes incidentes présentent un angle d'incidence θ,/θ', différent selon la zone d'impact sur la face 22.
Le dispositif 1 comprend une pluralité d'ensemble E1 à E4 de cellules. Chaque ensemble Ei présente un coefficient minimal d'absorption valable pour une plage d'angles d'incidence différente.
En outre, les ensembles Ei sont disposés selon des couronnes concentriques.
En supposant que le rayonnement de l'antenne 21 est sphérique, la dimension radiale dans le repère cylindrique associé (sur la Figure 5, symbolisée par la lettre R) des cellules 2 absorbe la polarisation TM des ondes incidentes, et la dimension orthoradiale (ou concentrique, symbolisée par la lettre C sur la Figure 5) absorbe la polarisation TE.
Le niveau d'absorption minimal est inférieur à -15dB pour l'ensemble des cellules Ei.
Enfin, la plage de fréquences des ondes absorbées est identique pour tous les ensembles, et correspond par exemple à la plage 2-2,3 GHz.
Comme illustré en Figure 7 :
- l'ensemble E1 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre θι=15° et ΘΊ=40° ; - l'ensemble E2 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre θ2=40° et θ'2=60° ;
- l'ensemble E3 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre θ3=60° et θ'3=64° ;
- l'ensemble E4 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre θ4=64° et θ'4=66°.
En Figure 8, un mode de réalisation est illustré dans lequel une source 36 émet des ondes électromagnétiques vers des ensembles Ei de cellules. Les ensembles Ei de cellules sont adaptés pour absorber les ondes pour des plages d'angles d'incidence [θ,-θ',], et des plages d'angles d'azimuth [cpi-cpi'], différentes d'une cellule à l'autre. Le repère 37 sphérique correspondant est également illustré.
Comme illustré en Figure 8 :
- l'ensemble E0 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ1 et Θ2 (par exemple entre 0° et 15°), et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 0° et 360° ;
- l'ensemble E1 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3 (par exemple entre 15° et 40°), et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 45° et 90° ;
- l'ensemble E2 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3, et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 0° et 45° ;
- l'ensemble E3 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3, et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 315° et 360° ;
- l'ensemble E4 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3, et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 270° et 315° ;
- l'ensemble E5 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3, et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 225° et 270° ; - l'ensemble E6 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3, et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 180° et 225° ;
- l'ensemble E7 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3, et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 135° et 180° ;
- l'ensemble E8 est adapté pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ2 et Θ3, et pour une plage d'angles d'azimuth φ compris entre 90° et 135°.
Les ensembles E9 à E16 sont adaptés pour une plage d'angles d'incidence compris entre Θ3 et Θ4 (par exemple entre 40° et 60°), et pour une plage d'angles d'azimuth respectivement égale à la plage d'angles d'azimuth des ensembles E1 à E8. Procédé
On décrit un procédé de conception et de réalisation d'un dispositif 1 d'absorption.
Ce procédé peut notamment s'intégrer dans un contexte plus général de conception et de dimensionnement de sources électromagnétiques, comme une antenne, pour une mission donnée, illustré en Figure 9.
Pour un besoin donné ou une mission donnée, l'antenne ainsi que le porteur ou la structure de l'antenne sont sélectionnés (étapes S1/S2).
L'antenne est ensuite disposée sur le porteur ou la structure en fonction des contraintes d'aménagement (étape S3).
Les performances du rayonnement des ondes électromagnétiques sont analysées (étape S4).
Si ces performances sont insuffisantes par rapport aux spécifications, les zones perturbatrices (réflexions, multi-trajets) sont identifiées et analysées, par simulation ou expérience (étape S5).
Le dispositif 1 d'absorption est réalisé pour absorber ces ondes perturbatrices (étape S6), et est disposé (étape S7) sur la structure ou la zone qui subit les perturbations. Si les performances sont jugées satisfaisantes, le procédé est terminé (étape S8).
En Figure 10, on détaille un mode de réalisation d'un procédé de conception et de réalisation d'un dispositif 1 d'absorption.
Une zone 16 d'un environnement reçoit des ondes électromagnétiques perturbatrices.
Selon une étape M1 , des paramètres des ondes incidentes sur la zone 16 sont identifiés. Cette identification est menée par simulation, calcul ou par mesure.
Ces paramètres comprennent, comme déjà mentionné, un ou plusieurs des paramètres suivants :
- au moins une plage angulaire ([θ,-θ',] ,[φί-φί']) de direction d'arrivée des ondes incidentes,
- une polarisation des ondes incidentes.
Dans un mode de réalisation, un couple de plages ([θί-θ'ί],[φ,-φί']) angulaires de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble (Ei) est pris en compte.
Le cas échéant, les paramètres des ondes incidentes comprennent en outre une plage (f,, f ,) de fréquences des ondes incidentes.
Selon une étape M2, la zone 16 est découpée en une pluralité de zones élémentaires.
Pour chaque zone élémentaire, un ensemble E, comprenant au moins une cellule 2 d'absorption des ondes électromagnétiques est réalisé
(étape M3), ledit ensemble Ei présentant un coefficient minimal d'absorption valable pour un ou plusieurs des paramètres des ondes incidentes sur ladite zone élémentaire.
Les paramètres en question peuvent être ceux effectivement identifiés pour chaque zone, ou une plage de valeurs différente prenant en compte les paramètres identifiés (par exemple une plage de valeurs plus large comprenant les paramètres effectivement mesurés ou obtenus par simulation). Les coefficients minimaux d'absorption peuvent être différents d'un ensemble à l'autre, ou identiques.
Les ensembles Ei sont réalisés en utilisant l'une des technologies décrites précédemment (SHI avec résistances, SHI avec film résistif, etc.), ou selon d'autres technologies connues. Les technologies utilisées peuvent varier d'un ensemble à l'autre.
Une fois la zone 16 discrétisée, et les ensembles Ei obtenus pour chaque zone élémentaire, lesdits ensembles Ei sont assemblés (étape M4) de sorte à obtenir un dispositif 1 d'absorption pour l'ensemble de la zone 16. L'assemblage dépend de la technologie utilisée pour les cellules 2. Il peut s'agir d'un assemblage électrique et/ou mécanique selon le cas.
Le dispositif 1 peut alors être disposé sur la zone 16.
Le procédé peut également comprendre (cf. Figure 1 1 ) l'étape intermédiaire M2i consistant à définir, pour chaque zone élémentaire :
- des paramètres des ondes incidentes (polarisation, angles d'incidence, fréquence) en tenant compte des paramètres mesurés, et
- les coefficients d'absorption attendus.
Le procédé comprend en outre l'étape consistant à évaluer (étape M22), par exemple par simulation ou mesure, les performances du rayonnement des ondes électromagnétiques d'une source 15 émettant et/ou recevant des ondes électromagnétiques dans l'environnement (par exemple des ondes revenant vers la source), lorsque le dispositif 1 tel que défini est disposé dans la zone 16.
Ces performances sont comparées à des spécifications.
Si les performances d'émission des ondes électromagnétiques sont conformes aux spécifications, les ensembles Ei sont réalisés (étape M3).
Sinon (étape M23), la zone 16 est redécoupée selon des zones élémentaires différentes et les ensembles Ei sont réalisés pour ces zones. Par exemple, un découpage plus fin est utilisé.
En outre, il est possible de redéfinir les paramètres attendus pour les zones. Le procédé de conception et de réalisation du dispositif 1 peut être mis en œuvre dans le procédé suivant :
- pour un environnement comprenant au moins une source 15 émettant et/ou recevant des ondes électromagnétiques, identifier des zones 16 de perturbation, ou soumises à des perturbations, en raison des ondes électromagnétiques issues ou parvenant à la source 15,
- réaliser un ou plusieurs dispositifs 1 d'absorption pour lesdites zones 16, conformément au procédé tel que décrit, et
- placer lesdits dispositifs 1 d'absorption au niveau desdites zones 16.
Exemples d'application
Le dispositif et le procédé trouvent de nombreuses applications, dont certaines sont illustrées en Figures 12 à 14.
En Figure 12, une antenne 35 est placée sur un bâtiment. Des zones 33 perturbent le rayonnement de l'antenne 35. En outre, des zones 41 d'une école ou d'un hôpital sont à protéger. Un dispositif d'absorption est donc placé sur chacune des zones 33, 41 afin d'absorber les ondes incidentes, en tenant compte de l'angle d'incidence, de la polarisation, et, le cas échant, de la fréquence des ondes incidentes.
En Figure 13, une antenne 43 est placée sur une aile d'un aéronef.
Le dispositif d'absorption est disposé sur le fuselage et/ou l'empennage de l'aéronef. Différents angles d'incidence θ, θ' sont illustrés, et sont pris en compte par les ensembles Ei du dispositif 1 .
En Figure 14, l'antenne 43 est cette fois-ci placée sur le fuselage de l'aéronef. Un dispositif 1 d'absorption est disposé sous l'antenne, au niveau de son plan de masse, et un autre dispositif d'absorption est disposé sur l'aile de l'aéronef. Différents angles d'incidence θ, θ' sont illustrés, et sont pris en compte par le dispositif 1 .
Un autre exemple est illustré en Figure 15. Une antenne 44 est disposée entre deux parois 47 d'une cavité. Les parois 47 sont recouvertes intérieurement et/ou extérieurement du dispositif 1 . Avantageusement, l'une des parois ou l'ensemble des parois est rétractable (flèche 48), afin de libérer l'antenne 44.
D'autres applications incluent :
- la réduction de l'interaction entre une antenne et sa structure ; - la réduction des multi-trajets dans un environnement donné ;
- la réduction de la signature électromagnétique, dans le but d'améliorer la furtivité.
L'invention trouve de nombreuses applications dans de nombreux domaines techniques nécessitant l'absorption d'ondes électromagnétiques perturbatrices.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (1 ) d'absorption d'ondes électromagnétiques, comprenant une pluralité d'ensembles (E,) comprenant chacun au moins une cellule (2) d'absorption des ondes électromagnétiques, caractérisé en ce que :
chaque ensemble (Ei) présente un coefficient minimal d'absorption valable pour des paramètres donnés des ondes incidentes sur ledit ensemble (Ei),
lesdits paramètres comprenant un ou plusieurs des paramètres suivants: - un couple de plages ([θί-θ'ί],[φ,-φί']) angulaires de direction d'arrivée des ondes incidentes sur l'ensemble (Ei), comprenant une plage d'angles d'incidence ([θ,-θ',]) et une plage d'angles d'azimuth ([cpi-cpi']), et
- une polarisation des ondes incidentes,
les paramètres des ondes incidentes pour lesquels chaque ensemble (E,) assure le coefficient minimal d'absorption étant différents d'un ensemble (Ei) à l'autre.
2. Dispositif (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel lesdits paramètres comprennent en outre une plage (f,, f ,) de fréquences des ondes incidentes.
3. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les ensembles (Ei) sont disposés selon des couronnes concentriques.
4. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les ensembles (Ei) sont disposés dans un plan de forme polygonale, ou sur des faces d'une forme tridimensionnelle.
5. Dispositif (1 ) selon la revendication 3, comprenant des cellules (2) dont le plan (12) d'absorption est dimensionné de sorte que : - une portion du plan (12) selon une première direction est dimensionnée pour absorber les ondes incidentes présentant une première polarisation,
- une portion du plan (12) selon une deuxième direction est dimensionnée pour absorber les ondes incidentes présentant une deuxième polarisation différente de la première.
6. Ensemble comprenant :
- une source (15) émettant et/ou recevant des ondes électromagnétiques, et
- un dispositif (1 ) selon l'une des revendications 1 à 5, étant configuré pour absorber des ondes électromagnétiques provenant de la source et/ou allant vers la source (15), chaque ensemble (Ei) de cellules (2) présentant un coefficient minimal d'absorption valable pour un ou plusieurs desdits paramètres des ondes incidentes émises par la source (15) vers ledit ensemble (Ei).
7. Procédé de conception et de réalisation d'un dispositif (1 ) d'absorption, pour une zone (16) d'un environnement vers laquelle se dirige des ondes électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- identifier (M1 ) des paramètres des ondes incidentes sur la zone (16), lesdits paramètres comprenant un ou plusieurs des paramètres suivants:
o un couple de plages angulaires ([θ,-θ',] ,[φί-φί']) de direction d'arrivée des ondes incidentes, comprenant une plage d'angles d'incidence ([θ,-θ',]) et une plage d'angles d'azimuth
o une polarisation des ondes incidentes,
- découper (M2) la zone (16) en une pluralité de zones élémentaires ; - pour chaque zone élémentaire, réaliser (M3) un ensemble (E,) comprenant au moins une cellule (2) d'absorption des ondes électromagnétiques, ledit ensemble (Ei) présentant un coefficient minimal d'absorption valable pour un ou plusieurs des paramètres des ondes incidentes sur ladite zone élémentaire.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les paramètres des ondes incidentes comprennent en outre une plage (f,, f,) de fréquences des ondes incidentes.
9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, comprenant l'étape consistant à assembler les ensembles (Ei) de cellules d'absorption, de sorte à obtenir un dispositif (1 ) d'absorption pour la zone (16).
10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, comprenant les étapes consistant à :
- évaluer (M22) des performances du rayonnement des ondes électromagnétiques d'une source (15) électromagnétique, recevant et/ou émettant des ondes électromagnétiques lorsque le dispositif (1 ) est disposé dans la zone (16), et comparer les performances avec des spécifications,
- en cas de non-conformité (M23), redécouper la zone (16) en zones élémentaires plus fines, et réaliser des ensembles (Ei) pour ces zones élémentaires plus fines.
1 1 . Procédé comprenant :
- pour un environnement comprenant au moins une source (15) émettant et/ou recevant des ondes électromagnétiques, identifier des zones (16) de perturbation, ou soumises à des perturbations, en raison des ondes électromagnétiques émises et/ou reçues par la source (15), réaliser un ou plusieurs dispositifs (1 ) d'absorption pour lesdites zones (16), conformément à l'une des revendications 7 à 10, et placer lesdits dispositifs (1 ) d'absorption au niveau desdites zones (16).
EP15712293.8A 2014-03-14 2015-03-16 Dispositif et procédé d'absorption multi-secteurs Withdrawn EP3117486A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1452143A FR3018638B1 (fr) 2014-03-14 2014-03-14 Dispositif et procede d'absorption multi-secteurs
PCT/EP2015/055460 WO2015136121A1 (fr) 2014-03-14 2015-03-16 Dispositif et procédé d'absorption multi-secteurs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3117486A1 true EP3117486A1 (fr) 2017-01-18

Family

ID=51168045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15712293.8A Withdrawn EP3117486A1 (fr) 2014-03-14 2015-03-16 Dispositif et procédé d'absorption multi-secteurs

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3117486A1 (fr)
FR (1) FR3018638B1 (fr)
WO (1) WO2015136121A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3052600B1 (fr) * 2016-06-10 2018-07-06 Thales Antenne filaire large bande a motifs resistifs
EP3486686B1 (fr) 2017-11-21 2025-08-20 Centre National d'Etudes Spatiales Module d'antenne gnss

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0875957B1 (fr) * 1997-05-01 2005-06-01 Kitagawa Industries Co., Ltd. Absorbeur d'ondes électromagnétiques
GB2329071A (en) * 1997-09-05 1999-03-10 David Graham Cass Radio frequency absorber system
US6169524B1 (en) * 1999-01-15 2001-01-02 Trw Inc. Multi-pattern antenna having frequency selective or polarization sensitive zones
US8717030B2 (en) * 2010-11-18 2014-05-06 International Business Machines Corporation Controlling electromagnetic radiation in a data center
CN102983407B (zh) * 2012-11-20 2013-12-25 深圳光启创新技术有限公司 三维结构超材料

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2015136121A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR3018638B1 (fr) 2017-07-07
FR3018638A1 (fr) 2015-09-18
WO2015136121A1 (fr) 2015-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Broadband and broad-angle polarization-independent metasurface for radar cross section reduction
EP2692018B1 (fr) Structures antennaires associant des métamatériaux
Lee et al. 3D frequency selective surface for stable angle of incidence
EP2981836A1 (fr) Chambre reverberante a uniformite de champ electromagnetique amelioree
Jiang et al. Multiband polarisation insensitive metamaterial absorber based on circular fractal structure
Li et al. Broadband RCS reduction and gain enhancement microstrip antenna using shared aperture artificial composite material based on quasi‐fractal tree
Qi et al. Broadband radar cross‐section reduction using random chessboard coding metasurface
WO2022084465A1 (fr) Structure alvéolaire fonctionnalisée, structure composite sandwich, procédé de fabrication, procédé d'optimisation et dispositifs associés
Shen et al. Phase random metasurfaces for broadband wide‐angle radar cross section reduction
EP3844844B1 (fr) Antenne pour emettre et/ou recevoir une onde electromagnetique, et systeme comprenant cette antenne
EP3117486A1 (fr) Dispositif et procédé d'absorption multi-secteurs
EP3788674B1 (fr) Antenne filaire large bande
Shittu et al. Radar cross section reduction metamaterials: A review of principles, design methods, and applications beyond
Lee et al. Three‐dimensional‐printed tapered cavity‐backed flush‐mountable wideband antenna for UAV
EP2817850B1 (fr) Dispositif à bande interdite électromagnétique, utilisation dans un dispositif antennaire et procédé de détermination des paramètres du dispositif antennaire
EP4199258A1 (fr) Antenne élémentaire de type micro-ruban et antenne réseau ameliorées
Mazzinghi et al. Enhanced RF behavior multi-layer thermal insulation
EP3231038B1 (fr) Procédé de fabrication d'une pièce diélectrique à mailles formant un réseau solide tridimensionnel et pièce diélectrique ainsi fabriquée
Chen et al. Bandwidth enhancement for RCS reduction using checkerboard EBG surfaces
WO2022152805A1 (fr) Radôme et systeme d'antenne avec fonction de compensation d'elevation
Adoui et al. Characterization of novel open notched quasi‐square metallic ring FSS using WCIP method for multiband applications
WO2016075387A1 (fr) Dispositif antenne compacte reconfigurable
Li et al. Research on conformal reflectarray for RCS enhancement in specific angular domain
WO2016024077A1 (fr) Structure d'antenne comprenant un radôme actif non réciproque
EP4401239A1 (fr) Système antennaire comportant une antenne et un dispositif passif de déviation angulaire d'un lobe principal de rayonnement de l'antenne

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20161013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20190102

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20211021

GRAJ Information related to disapproval of communication of intention to grant by the applicant or resumption of examination proceedings by the epo deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

INTC Intention to grant announced (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20220329

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20220809