FR2491686A1 - Antenne directive de radar multimode a alimentation double - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE ANTENNE DIRECTIVE POUR SIGNAUX DE RADAR. ELLE COMPREND AU MOINS UNE LIGNE 12, 14 D'UNE PLURALITE D'ELEMENTS DIRECTIFS 10 QUI SONT RELIES CHACUN A UN MOYEN DEPHASEUR 24, 30 DONT LE DEPHASAGE PEUT ETRE COMMANDE INDIVIDUELLEMENT POUR VARIER LA PHASE DES SIGNAUX RADAR QUI Y PASSENT POUR AJUSTER L'OUVERTURE DE TRANSMISSION OU DE RECEPTION DE L'ANTENNE DANS UNE DIRECTION CHOISIE. UN MOYEN D'ALIMENTATION DIRECTIF EST PREVU POUR CHACUN DES ELEMENTS DIRECTIFS ET FORME UN ENSEMBLE RECURRENT MUNI D'UNE ALIMENTATION ANTERIEURE 90, 92 ET D'UNE ALIMENTATION ARRIERE 94 INTERCONNECTEES PAR DES GUIDES D'ONDES 100, 102. UN MOYEN D'ALIMENTATION D'ANTENNE 42-77 EST CONNECTE AU MOYEN D'ALIMENTATION DIRECTIF. L'INVENTION EST PARTICULIEREMENT UTILE POUR DES SYSTEMES RADAR MULTIMODES, PAR EXEMPLE, LE MODE DE RECHERCHE ET CARTOGRAPHIQUE, LE MODE INTERFEROMETRIQUE, LE MODE DE TRIPLE POURSUITE DE CIBLES ET LE MODE D'ANNULATION DE LOBES LATERAUX.

Description

- 1 6-

La présente invention concerne une antenne directive et plus particulièrement une antenne directive à alimentation double permettant plusieurs modes en commutant les éléments radiants entre une alimentation antérieure et une alimentation arrière, ou en commutant entre une ouverture

totale ou des ouvertures plus petites.

Les antennes directives sont bien connues et sont utilisées depuis de nombreuses années, en particulier

dans le domaine du radar, pour transmettre un faisceau d'éner-

gie électrique illuminant vers un objet éloigné et pour rece-

voir ensuite le signal réfléchi. Une antenne directive typique comprend une pluralité d'éléments radiants qui sont montés de façon fixe en des endroits qui sont à distance égale les uns des autres tant dans la direction latérale que dans le direction verticale. En ajustant la phase de la forme d'onde du signal présenté à chacun des éléments radiants, le faisceau

est balayé en direction azimutale et en élévation. Chaque élé-

ment radiant individuel est connecté par un déphaseur indivi-

duel qui doit être ajusté de façon indépendante pour commander sa phase de retardement. Les signaux de commande présentés à un déphaseur sont typiquement calculés par uns système-de -25 traitement de données qui utilise des algorythme connus pour définir le front de phase émis propre perpendiculaire à la

direction donnée du faisceau. Les éléments radiants sont ali-

mentés par l'intermédiaire d'un ensemble complexe de distri-

bution haute-fréquence qui comprend souvent des coupleurs

directifs qui sont physiquement connectés dans le chemin d'ali-

mentation.

Les antennes directives sont aussi bien appro-

priées pour la poursuite à simple impulsion. Les éléments ra-

diants de l'antenne peuvent êtres combinés de différentes fa-

çons pour fournir des images d'addition et de différence tant en direction azimutale qu'en élévation. Ainsi qu'il est connu, la commande indépendante d'aussi bien l'amplitude que de la

phase à l'ouverture, quand l'alimentation est faite par plu-

sieurs bornes d'entrée haute-fréquence indépendantes, est né-

cessaire pour la génération de plusieurs faisceaux simultanés.

-2-

Les éléments radiants les plus généralement uti-

lisés pour des antennes directives sont des dipôles, des

fentes rayonnantes, des guides d'ondes évasés et des spirales.

Le type d'élément radiant choisis dépend en partie de la

forme du faisceau désiré en élévation et du gain souhaité.

Une autre condition importante est que l'élément radiant soit assez petit pour s'insérer dans la géométrie de l'antenne,

ce qui limite l'élément radiant à une surface approximative-

ment un peu plus grande que 2. En plus, parce qu'un grand nombre d'éléments radiants est requis, l'élément radiant doit être bon marché, sûr, et présenter une grand fidélité d'un élément à l'autre. Puisque l'impédance et le diagramme de radiation de l'élément radiant dans une antenne directive sont largement influencés par l'environnement de l'antenne directive, l'élément radiant peut être choisi de sorte à se

conformer au système d'alimentation et aux exigences physi-

ques de l'antenne. Le faisceau de l'antenne est dirigé dans

une direction qui est normale au front de phase constant.

Dans une antenne déphasée, ce front de phase est ajusté pour guider le faisceau en commandant individuellement la phase d'exitation de chaque élément radiant. Pour réaliser ceci, les déphaseurs sont actionnés de façon électronique pour permettre un balayage rapide et doivent être ajustés dans

leur phase à une valeur comprise entre 0 et 2 W radians.

Ici un artcile paru dans le Journal "IEEE Trans-

actions on Antennas and Propagation", Vol. AP-16, No. 4, juillet 1969, intitulé "Monopulse Networks for Series Feeding

in Array Antenna"(réseau à simple impulsion pour l'alimenta-

tion en serie d'une antenne directive) par Alfred R. Lopez,

peut intéresser. Cet article décrit un certain nombre de ré-

seaux en série pour alimenter une antenne directive dont

quelques uns sont des réseaux récurrents. La figure 3 repré-

sente un réseau récurrent à alimentation centrale pour l'ali-

mentation en série d'une antenne directive à simple impulsion.

Ce réseau est constitué de deux réseaux récurrent à alimen-

tation -aux extrémités, alimenté au centre par deux jonctions

hybrides et un coupleur directif additionnel. Le mode d'exi-

tation par addition est réalisé en ajustant les coupleurs de

la ligne primaire et en alimentant une entrée à la ligne pri-

-3- maire. La construction d'alimentation dans cette publication est conçue primairement pour une technique à simple impulsion

de sorte qu'une entrée de somme et de différence est prévue.

L'antenne directive repésentée dans ledit article ne permet pas un fonctionnement à plusieurs modes de la même manière

que la présente invention.

Il est également connu qu'un réseau récurrent d'alimentation, dans lequel les alimentations de série ont une variation de phase différente, peut être utilisé pour

produire des ouvertures distinctes pour la pluralité d'élé-

ments radaints dans une antenne. Comme exemple voir R.C.

Hansen (Ed) "Microwave scanning antennas" (Antenne de balay-

age à microondes), Vol. 3, page 247 à 256. L'antenne Blass est représentée dans la Fig. Al. Cette référence dit que l'amplitude du lobe secondaire du à l'interaction des deux

alimentations ayant une illumination uniforme et des sépara-

tions de faisceau d'une largeur de faisceau B est égale à

L =-20 log ( 41X B).

Le but de la présente invention est de fournir une antenne directive présentant la possibilité d'utiliser tous les éléments radiants soit comme ouverture totale unique, soit comme trois ouvertures plus petites identiques dont les

centres de phase sont espacés en direction azimutale.

Une caractéristique particulière de l'invention

consiste en une antenne directive ayant un réseau d'alimenta-

tion particulier permettant à tous les éléments radiants de

fonctionner comme une simple ouverture large, ou alternative-

ment pour fonctionner comme plusieurs ouvertures indépendan-

tes dirigeable pour des mesures interférométriques ou pour la

poursuite de plusieurs cibles. Un réseau d'alimentation ré-

current comprend une alimentation antérieure et une alimenta-

tion arrière dont chacune forme un diagramme de radiation

distinct de forme conique pour un mode de radar particulier.

Toujours en accord avec un autre aspect de l'in-

vention une antenne directive, ayant un nombre donné d'élé-

ments directifs est capable d'utilisertous les éléments di-

rectifs comme éléments radiants tout en fonctionnant dans un

nombre de modes de radar distincts, tel que le mode de re-

cherche et cartographique, le mode interférométrique, le mode -4-

à poursuite triple et le mode à annulation des lobes latéraux.

Dans le mode de recherche et cartographique,,tous les éléments

directifs agissent comme une grande ouverture unique qui pro-

duit un faisceau mince pour l'illumination et la réception avec des lobes latéraux faibles et qui peut être balayée à l'aide de déphaseurs pour poursuivre une eu plusieurs cibles,ou pour cartographier un terrain, ou pour réaliser ces deux fonctions,

Pour le mode interférométrique l'alimentation arrière du rê-

seau d'alimentation récurrent est rendue conique de façon élec-

trique pour former trois ouvertures de lobes latéraux faibles identiques ayant une largeur de faisceau plus grande, mais qui peuvent êtres pointés dans la même direction aziîmutale pour

identifier la phase de l'arrivée des impulsions de radar réflé-

chies de sorte que des calculs angulaires précis peuvent êtres

faits. Dans le mode de poursuite triple, l'alimentation arriè-

re du réseau récurrent est utilisée et les trois ouvertures peuvent êtres dirigées indépendemment, selon le besoin, pour poursuivre des cibles distinctes, cartographier des quadrants différents ou réaliser des combinaisons de ses fonctions. Pour l'annulation des lobes latéraux une alimentation attachée à un élément radiant unique de chacune des ouvertures forme un faisceau unique très large pour chacune des ouvertures et peut être utilisée pour l'annulation des lobes latéraux par

coïncidence de phase.

Selon la présente invention une antenne directive à plusieurs ouvertures est particulièrement bien appropriée

pour fournir un diagramme de radiation à lobes latéraux fai-

bles et petite largeur de faisceau pour un faisceau illuminant

à l'aide de l'alimentation antérieure d'une structure d'ali-

mentation du type récurrent. Alternativement, l'alimentation arrière du réseau récurrent est rendue cônique, de façon électrique de sorte à fournir trois ouvertures plus petites si1ultanées à lobe latéral faible qui peuvent être dirigés

indépendemment au moyen des déphaseurs pour fournir des fais-

ceaux reçus distincts pour la comparaison de phase interféro-

métrique. Une alimentation connectée à un élément radiant de chacune des trois ouvertures forme un diagramme large pour l'annulation des lobes latéraux. L'antenne directive, dans sa forme préférée, comprend 432 éléments radiants arranges - 5- en deux lignes, l'une au-dessus de l'autre, comprenant chacune 216 éléments radiants. Un déphaseur est positionné adjacent à chacun des éléments radiants pour diriger le faisceau et commuter entre les différentes fonctions de l'antenne par une commande précise de l'exitation de phase pour chaque entrée. La structure d'alimentation est connectée à un réseau récurrent formant une alimentation antérieure et

une alimentation arrière. Le réseau d'alimentation est con-

necté à l'aide d'une structure d'alimentation à l'émetteur de sorte que tous les éléments radiants peuvent êtres utilisés pour former une ouverture unique à gain élevé et

faisceau illuminant étroit pour la poursuite et la carto-

graphie. Le réseau arrière.est connecté à l'aide de trois structures d'alimentation distinctes à un récepteur séparé, de sorte que chaque récepteur utilise un tiers des.éléments radiants formant ainsi des ouvertures distinctes de gain plus petit et de faisceau plus large pour la recherche dans

la direction asimutale par des mesures interférométriques.

Naturellement, les trois ouvertures séparées distinctes formées par le réseau d'alimentation arrière peuvent aussi être indépendamment dirigées au moyen de signaux de commande

appropriés appliqués aux déphaseurs.

D'autres buts, caractéristique avantage de

l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description

détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation préféré de

l'invention représentée dans les dessins annexés dans les-

quels: la figure 1 est un diagramme partiellement sous

forme schématique et partiellement en forme perspective rep'é-

sentant une antenne directive et son réseau d'alimentation selon la présente invention: la figure 2 est une représentation schématique d'une partie de l'antenne directive représentant des détails du réseau d'alimentation récurrent:

la figure 3 est un diagramme représentant l'ouver-

- ture formée par l'alimentation antérieure de l'antenne direc-

tive ensemble avec l'amplitude de son cône d'illumination: la figure 4 est un diagramme représentant les trcis

249 168 6

-6- ouvertures formées par l'alimentation arrière ensemble avec leur cône d'illumination: la figure 5 est un diagramme polaire représentant le diagramme de radiation de l'antenne directive dans laquelle le faisceau de l'ouverture totale a été balayé par les déphaseurs vers un angle 0 A = 30 -; et la figure 6 est un diagramme polaire représentant les diagrammes de radiation d'une antenne directive dont le faisceau de l'ouverture unique se trouve sur la ligne de

visé, c.à.d. OA = OO.

Référence est d'abord faite à la figure 1 dans laquelle on voit une représentation partiellement schématique d'un mode de réalisation d'une antenne directive selon la présente invention. L'antenne comprend une pluralité

d'éléments 10 positionnés dans deux lignes s'étendant laté-

ralement, la ligne 12 et la ligne 14. Dans la présente configuration chaque élément radiant 10 de la ligne 12 est formé par un guide d'ondes vertical de résonance directif contenant six fentes 20 qui sont verticalement séparées l'un de l'autre dans la parties supérieure d'une plaque 18 à ouvertures. Une série identique de fentes 22, de préférence également six, se trouve dans la moitié inférieure de la plaque 18 à ouvertures et forme la ligne 14 d'éléments radiants 10. Tandis que d'autres types d'éléments radiants sont connus, tels que des guides d'ondes évasés, les petites cornes, des dispôles, etc, la plaque à ouvertures en forme de fente est particulièrement désirable, puisque les éléments radiants peuvent êtres positionnées relativement proche l'un de l'autre (;0/ 2) pour éviter des lobes de radiation secondaires.

Bien que l'antenne puisse être orientée mécanique-

ment par son moyen de montage pour regarder dans ne direct-

ion quelconque, on admettra aux fins de l'explication qui va suivre que la direction azimutale 0 A sera la direction latérale, c.à.d. la même direction que les lignes 12 et 14, tandis que l'angled'élévation eE sera vertical, tel que

représenté dans la figure 1.

Comme on vient de le mentionner, l'antenne direct-

ive selon la présente invention comprend une pluralité -7- d'éléments radiants 10 arrangés en lignes et chaque ligne comprend dans la forme préférée 216 éléments. Cependant, il est évident que l'antenne directive peut comprendre un nombre plus grand ou plus petit d'éléments radiants dans chaque ligne

ou alternativement pourrait cmprendre plus que deux lignes.

Cependant, les compromis relatifs à plus ou moins d'éléments, soit en direction latérale ou verticale, sont bien connus à

l'homme de l'art.

Un aspect particulier de la présente invention concerne la configuration d'alimentation nouvelle qui permet à l'antenne de fonctionner ou bien comme une ouverture de transmission unique et grande pour le faisceau d'illumination qui peut être balayé rapidement de façon électronique en direction azimutale ou en élévation, ou-alternativement comme trois ouvertures de réception identiques qui peuvent êtres focalisées le long d'une orientation unique azimutale et en élévation de sorte que des mesures interférométriques du front de phase peuvent êtres réalisées. Les ouvertures de réception peuvent aussi êtres focalisées complètement indépendemient suivant des angles azimutaux différents 0 A et dans des directions en élévation O E différentes de sorte

que des cibles distinctes peuvent êtres poursuivies.

Toujours avec référence à la figure 1, le réseau

d'alimentation nouveau selon la présente invention sera main-

tenant décrit. Un déphaseur 30 est connecté à chaque élément radiant 10 pour balayer la direction. Une caractérisitque

particulière de l'antenne directive selon la présente inven-

tion est la nouvelle configuration qui permet à un faisceau illuminant d'être ajusté par cette ouverture totale unique formée par tous les éléments radiants 10, ou alternativement

les mêmes éléments 10 peuvent fonctionner comme trois ouvertu-

res plus petites dont chacune est indépendéemment commandée par les déphaseurs de sorte que l'antenne peut fonctionner dans un nombre de modes différents, par exemple le mode de recherche et cartographique, le mode interférométrique, le mode de triple poursuite de cibles ou le mode d'annulation

de lobes latéraux. Considérons d'abord l'ouverture illumi-

nante, l'énergie électrique de haute fréquence est produite -8- par un émetteur 39 et se propage à travers un guide d'ondes vers un diviseur de puissance 42, tel qu'un té hybride, qui divise la puissance d'illumination de façon égale entre les moitiés supérieures et inférieures de l'antenne. La puissance

d'illumination vers la moitié supérieure de l'antenne se pro-

page alors le long d'un guide d'ondes 43 vers un circulateur

44 qui dirige la puissance d'illumination dans un guide d'on-

des 46 et vers un autre diviseur de puissance 48, également de préférence un té hybride. Le diviseur de puissance 48 est chargé de façon symétrique par le guide d'onde 49 de sorte que la puissance transmise est divisée de façon égale entre les éléments 10 formant la partie gauche de la ligne 12 et la partie droite de la ligne 12. Un diviseur de puissance 51,

tel qu'un coupleur directif, est positionnâ à l'extrémité ex-

térieur du guide d'ondes 49 et, ensemble avec un diviseur de puissance 53 se trouvant à l'extrémité du guide d'ondes 52, et le diviseur de puissance 53 se trouvant à l'extrémité du

guide d'ondes 52, et le diviseur de puissance décrit ci-des-

sus, divisent la puissance d'illumination sur cette partie gauche de la ligne 12 de sorte que le cône de puissance diminue de façon continue du centre vers le bord de l'antenne (voir figure 3). D'une manière similaire, la structure d'alimentation pour la partie droite de l'antenne comprend un diviseur de puissance 54, tel qu'un coupleur directif, qui est couplé à l'extrémité extérieure du guide d'ondes 50. Un diviseur de

puissance 56 à l'extrémité extérieure du guide d'ondes 55, en-

semble avec un diviseur de puissance 54, divisent l'énergie hautefréquence entrante de sorte que le faisceau illuminant à une forme cônique symétrique a partir du centre vers le

bord de l'antenne (voir figure 3).

La structure d'alimentation de la partie infé-

rieure de l'antenne est similaire et comprend un guide d'ondes 62 qui conduit du diviseur de puissance 42 vers un circulateur 64. L'énergie haute-fréquence venant de l'émetteur est couplée par le circulateur 64 dans un guide d'ondes 66 et un diviseur

de puissance 68 qui divise l'énergie de haute-fréquence de fa-

çon égale entre les deux moitiés de cette partie inférieure de l'antenne. Pour alimenter la partie gauche de l'antenne, un guide d'ondes 69 conduit vers un diviseur de puissance 70 et, -9- par l'intermédiaire du guide d'onde 76, vers un diviseur de

puissance 72, qui peuvent chacun être des coupleurs directifs.

Les deux diviseurs de puissance 70 et 72, en addition aux di-

viseurs de puissance décrits ci-dessus, sont choisis de sorte

à fournir une amplitude du cône pour cette partie de l'anten-

ne. D'une façon similaire un guide d'ondes 74 mène du divi-

seur de puissance 68 vers un diviseur de puissance 75 et, par l'intermédiaire du guide d'ondes 76, vers un diviseur de

puissance 77.

Un aspect de l'antenne directive selon la pré-

sente invention est son fonctionnement multimode qui permet

à la pluralité d'éléments radiants 10 d'agir comme une ouver-

ture unique et large de transmission pour le faisceau illu-

minant, comme trois ouvertures de réception plus petites indépendemment dirigeable, comme une simple grande ouverture

de réception ou de transmission. Ceci est en partie le résul-

tat de la configuration nouvelle de la double alimentation récurrente pour les éléments directifs qui permet l'exitation indépendente à l'aide d'une alimentation de front et arrière

aussi bien que la connection à trois éléments radiants in-

dividuels. Toujours avec référence à la Figure 1, en re-

marquera que la structure d'alimentation est conçue de sorte que les éléments radiants 10 de chaque ligne soient groupés en trois sous-groupes distincts, par exemple, la ligne 12

comprend le sous-groupe 80, le sous-groupe 81 et le sous-

groupe 82, qui fonrent ensemble la moitié supérieure de l'an-

tenne. Similairement, les sous-groupes 84,85 et 86 sont for-

més par les éléments radiants de la ligne 14 et forment la

partie inférieure de l'antenne. Dans la forme préférée cha-

cun de ses sous-groupes comprend un tiers des éléments ra-

diants de chaque ligne de sorte que les ouvertures commandées

indépendemment ont la même grandeur.

On remarquera également que le réseau d'ali-

mentation récurrent de la présente invention est arrangé de sorte que dans chaque sous-groupe les éléments radiants 10 peuvent êtres alimentés à partir de l'alimentation antérieure - ou de l'alimentation arrière. Référence est maintenant faite à la figure 2, dans laquelle on voit un dessin représentant

un des sous-groupes d'éléments radiants représentés en per-

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pective dans la figure 1. On remarquera que le réseau d'alimen-

tation récurrent comprend un alimentation antérieure 90 et une alimentation antérieure 92, qui, par une série de coupleurs directifs 94 à chaque jonction antérieure, alimxntentà une éx-

trémité chaque sous-groupe d'éléments radiants 10 y attaché.

Le réseau récurrent comprend aussi une alimentation arrière

96 qui alimente au centre chaque sous-groupe d'éléments ra-

diants 10 par une série de coupleurs 98 dont un se trouve à chaque jonction arrière du réseau d'alimentation. Entre chacun des coupleurs série 98 de l'alimentation arrière 96 et des coupleurs série 94 de l'alimentation antérieure se trouve ou bien une ligne de phase zéro 100, ou alternativement une ligne de phaselr 102. En d'autres mots, un guide d'ondes sur deux entre les connecteurs série connectant les coupleurs série antérieurs et arrières a la même phase, tandis que les guides d'ondes adjacents sont déphasés de 7T radians. Ceci fait que

l'alimentation antérieure 92 et l'alimentation 96 sont char-

gées de façon orthogonale pour réaliser l'isolation électrique entre les deux alimentations et rendre minimum la quantité d'énergie perdue (disspée) vers les alimentations antérieures et 92, quand l'alimentation arrière est utilisée pour la réception. On comprendra que dans le calcul de l'ajustage de chaque déphaseur 30, le déphasage introduit par la ligne de phase If 102, qui alterne avec les lignes de déphasage 0,

doit être prise en considération. Il faudra également remar-

quer que le guide d'ondes s'étendant de chacun des coupleurs série 94 pour l'alimentation antérieure du réseau récurrent vers chaque déphaseur est connecté par un guide d'ondes qui a une longueur prédéterminé de sorte que le signal résultant est correctement compensé quant à sa phase. Par exemple, dans la figure 2, le guide d'ondes 108a est plus court que le guide d'ondes 108b, qui à son tour est plus court que le guide d'ondes 108c, mais le retard général du groupe du premier coupleur série 94 de l'alimentation antérieure vers chacun

des éléments 10 est exactement le même.

Un aspect particulier de l'antenne directive selon la présente invention concerne sa performance multimode, dont un est le mode d'annulation des lobes latéraux. On sait, que pour l'annulation des lobes latéraux une antenne doit

- il -

avoir un faisceau très large en direction azimutale OA de sorte que le gain dépasse le niveau des lobes latéraux aussi

bien des antennes de poursuite que des antennes interféromé-

triques, mais le gain est considérablement plus petit que leurs faisceaux principaux. En plus, l'antenne à annulation des lobes latéraux doit avoir un faisceau dont le diagramme de radiation en élévation est similaire à celui de l'antenne dont les lobes latéraux doivent êtres annulés. Finalement il est important pour l'annulation des lobes latéraux que le

faisceau plus large et le faisceau plus étroit aient des cen-

tres de phase coïncident, de sorte qu'il n'y ait pas de dis-

torsion de phase. La présente invention résout ces problèmes en utilisant un élément unique proche du centre de chacune des trois ouvertures pour former le faisceau de réception

unique large en direction azimutale.

Référence est de nouveau faite à la figure 1,

dans laquelle l'antenne directive comprend un coupleur direc-

tif 120 situé dans un des guides d'ondes vers les éléments radiants 10 de chaque ouverture. En d'autres mots, un élément directif de chacun des sous-groupes supérieurs et inférieurs

comprend un coupleur directif 120 entre un des éléments ra-

diants 10 et son déphaseur 30. Il est important que l'élément

se trouve près du centre de l'ouverture, donc, dans la pré-

sente invention, cet élément correspond aux éléments direc-

tifs 37, 109 et 181, aussi bien dans la ligne supérieure 12 que dans la ligne inférieure 14. Un guide d'ondes de chaque coupleur directionnel vers un multiplexeur 122, 124 et 126

qui combine le signal reçu associé à chacun des trois fais-

ceaux. Ainsi, la forme du faisceau en élévation et les cen-

tres de phase sont très étroitement ajustés pour permettre l'annulation des lobes latéraux des ouvertures formées par un tiers des éléments radiants. Un récepteur séparé 128, 130 et

132 est prévu et chacun est connecté au multiplexeur de puis-

sance 122, 124 126 respectivement.

Le déphaseur 30 doit être choisi de sorte à

être ajusté aux exigences de performances du système de ra-

dar, telles que la puissance de sortie de l'émetteur et la durée de réajustage du déphaseur. Par exemple, un déphaseur

particulier qui est particulièrement bien approprié pour fonc-

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tionner dans la présente invention, est d'une type non-réci-

proque connu comme déphaseur toroldal vérouillant au ferrite.

Cependant, il est évident que de nombreux autres types de déphaseurs, ou bien réciproque ou non-réciproque, peuvent êtres utilisés dans la présente invention. On remarquera que les facteurs de performances en fonction du compromis frais pour les importants paramètres d'un déphaseur sont bien connues

par l'homme de l'art. Par exemple, en général les pertes d'in-

sertion de chaque déphaseur doivent êtres aussi petites que possible, parce qu'il en résulte une perte de puissance pour le faisceau illuminant et également un rapport signal/bruit parasite pour le faisceau reçu. Le temps requis pour commuter chaque déphaseur d'un point d'ajustage vers un autre doit être aussi court que possible pour réduire la portée minimum

du radar et pour diminuer le temps total requis pour transmet-

tre un nombre d'impulsions en des directions différentes. Na-

turellement, l'erreur de phase doit être aussi petite que pos-

sible pour un gain d'antenne maximum et des lobes latéraux

minimum. Cependant, parce que le calcul de la phase est nor -

malement fait à l'aide de circuits numériques, l'erreur de phase est aussi une fonction du bit le moins signifiant du calcul numérique de la phase. La grandeur, ainsi que le poids de chacun des déphaseurs est aussi important, particulièrement dans la présente invention qui est bien appropriée pour des applications aéroportées, puisqu'il y a un déphaseur pour chaque élément radiant et que celui se trouve de préférence le plus près possible de la plaque à ouvertures 18 pour ré-

duire la longeur du guide d'ondes entre le déphaseur et l'élé-

ment radiant 10.

En fonctionnement, l'homme de l'art comprendra

que l'antenne directive de la présente invention est typique-

ment utilisée comme une composante dans un système de radar qui comprendrait très probablement quelque sorte de système de

traitement pour manipuler les données radar reçues. Une appli-

cation particulière pour laquelle l'antenne directive de la présente invention est bien appropriée est le système de radar aéroporté pour l'indication de cibles mobiles (radar AMTI) qui à cause de sa grandeur compacte et ses usages multiples est particulièrement désirable sur une plateforme mobile, tel qu'un

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aéronef ou un engin similaire. Un radar AMTI rejette des sig-

naux de cibles fixes non-desirées, telles que des maisons, des collines ou montagnes et des arbres, tout en retenant ou détectant des signaux de cibles mobiles, telles que des aéronefs ou des véhicules terrestres. Le rejet de signaux de retour des ces cibles fixes, connus sous le nom de signaux de brouillage, comprend le traitement des signaux retournés qui sont réfléchis par les cibles. L'extraction de ces données

* est un procédé complexe incorporant de nombreux calculs arith-

métiques à réaliser à des vitesses élevées par un grand or-

dinateur; tout ceci sort du cadre de la présente discussion.

Cependant, on remarquera que l'antenne directive de la pré-

sente invention forme l'ouverture par laquelle l'impulsion illuminante d'énergie électromagnétique du générateur du haute-fréquence est transmise. Cette même antenne directive a ses déphaseurs 30 réajustés pour former l'ouverture de

réception à travers laquelle l'énergie électromagnétique ré-

fléchi est reçue. Comme telle, les caractéristiques de per-

formances de l'antenne directive sont signifiantes dans la déterminaison des caractéristiques opérationnelles du système

de radar entier.

Référence est maintenant faite à la figure 5, dans laquelle on voit un diagramme polaire représentant le diagramme de radiation d'une antenne directive en accord avec la présente invention. Dans le diagramme représenté dans la figure 5, le faisceau 130 correspond à celui de l'alimentation antérieure de l'antenne directive en accord avec la présente invention. Tel qu'on le voit, ce faisceau a été balayé par des signaux de commandes appropriées appliquées aux déphaseurs pour ajuster le faisceau le long d'un axe de 6A= 300. Pour cet ajustage particulier des déphaseurs on a également un faisceau 132 associé à la structure d'alimentation arrière dirigé vers - 300. Cette séparation angulaire de 600 devient

aussi petite que les faisceaux se rapprochent pour un ajus-

tage quelconque des déphaseurs 30. Réajustage du faisceau des déphaseurs le long de l'axe P A= 300 pour la structure d'alimentation arrière fera que les faisceaux 130 et 132

changent de place. On notera qu'il y a aussi un certain nom-

bre de lobes latéraux 134 qui ont une amplitude beaucoup plus -14-

petite que chacun des deux faisceaux principaux.

Référence est maintenant faite à la figure 6, dans laquelle on voit un daigramme polaire représentant deux faisceaux pour un autre ajustage des déphaseurs 30. Le fais- ceau 136 est celui de l'alimentation antérieure et se trouve sur la ligne de visés, c.à.d. à 0 A= 0. on notera que l'on

trouve deux faisceaux atténués associés è -l'alimentation ar-

rière, le faisceau 138 et le faisceau 140, et ses deux fais-

ceaux se trouvent en position longitudinale. Comme dans le diagramme précédent, on trouve un certain nombre de lobes latéraux 142 et ceux-ci ont une intensité beaucoup inférieure

à celles des faisceaux principaux.

Bien que l'invention ait été décrite avec référence à un mode de réalisation préféré de celle-ci, diverses modification peuvent y être rapportées sans sortir du cadre

de l'invention.

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Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Antenne directive pour fournir une ouverture de trans-

mission et de réception pour des signaux radar, comprenant un moyen composé d'une pluralité d'éléments directifs dis-

posés dans une configuration plane, lesdits éléments direc-

tifs étant disposés dans au moins une ligne s'étendant la-

téralement, des éléments directifs adjacents desdits élé-

ments étant séparés par une distance correspondant à une demie longueur d'onde "A 0/2", ou des multiples de celle-ci, desdits signaux radar, et des moyens de déphaseurs connectés à chacun desdits éléments directifs, chacun desdits moyens

déphaseurs pouvant être individuellement commandé pour va-

rier la phase des signaux radars, qui se propagent par eux, en fonction d'un signal de commande pour ajuster ou bien l'ouverture de transmission ou l'ouverture de réception dans une direction prédéterminée, caractérisée par un màoyen d'

alimentation directif connecté à chacun desdits éléments di-

rectifs (10) par lesdits moyens déphaseurs (24,30), lesdits

moyens d'alimentation ayant la forme d'une configuration ré-

currente et comprenant unealimentation antérieure (90,92) et une alimentation arrière (96) qui sont interconnectées par des guides d'onde (100,102), et un moyen d'alimentation d' antenne (42-77) connecté audit moyen d'alimentation directif pour fournir un chemin de propagation pour lesdits signaux

radar vers et à partir desdits éléments directifs (10).

2. Antenne directive selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que lesdits éléments directifs (10) sont arran-

gés en deux rangées (12,14),chaque rangée ayant un nombre

égal d'éléments directifs.

3. Antenne directive selon la revendication 1 ou 2, ca-

ractérisée en ce que l'alimentation antérieure (90,92) de

ladite configuration récurrente est connectée pour alimen-

tation de série des éléments directifs (10) au moyen de cou-

pleurs série (94) et en ce que lesdits coupleuts série sont

placés à la jonction des éléments de la configuration récur-

rente et sont chargés pour en découpler d'une manière sé-

centielle.

4. Antenne directive selon la revendication 3, caractéri-

sée en ce que ladite alimentation antérieure (90,92) de la

- 16 -

configuration récurrente est connectée auxdits moyens d'ali-

mentation d'antenne à l'extrémité de celle-ci, fournissant

ainsi une diminution symétrique de l'amplitude sur l'ouver-

ture totale formée par lesdits éléments directifs.

5. Antenne directive selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 4, caractérisée en ce que les guides d'ondes (100,102) connectant ladite alimentation antérieure (90,92)

et ladite alimentation arrière (96) sont conçues alternati-

vement sous forme d'une ligne de déphasagev pour former des faiseaux orthogonaux rendant ainsi minimum l'interaction

entre l'alimentation antérieure et l'alimentation arrière.

6. Antenne directive selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 5, caractérisée en ce que lesdits éléments di-

rectifs sont groupés en trois sous-groupes (80,81,82;83,84,

) séparés et en ce que ladite alimentation arrière du mo-

yen d'alimentation directif de chaque sous-groupe est con-

necté à une alimentation centrale (116,118,120), lesdits éléments directifs (10) correspondants fournissant donc une diminution symétrique de l'amplitude à chaque sous-groupe de sorte que chacun desdits sousgroupes peut fonctionner

comme une ouverture pouvant être commandée de façon indépen-

dante et ayant une caractéristique de lobes latéraux faibles.

7. Antenne directive selon la revendication 6, caractéri-

sée par un récepteur connecté auxdits moyens d'alimentation de chacun des sous-groupes de sorte que l'antenne directive peut réaliser des mesures interférométriques des fronts de

phase. -

8. Antenne directive selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle forme une partie d'un système radar multimode dans lequel lesdits éléments

directifs (10) sont alimentés par l'intermédiaire de l'ali-

mentation antérieure à l'ouverture de transmission et en ce que ledit moyen d'alimentation d'antenne et ledit moyen d' alimentation directif varie la phase de l'énergie radar pour

former un faisceau illuminant.

9. Antenne directive selon la revendication 8, caractéri-

sée en ce que l'alimentation arrière (96) de ladite configu-

ration récurrente forme trois ouvertures de réception sepa-

rées dont chacune peut être commandée de façon indépendante

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par des signaux de commande appropriés appliqués auxdits

moyens déphaseurs (24,30).

10. Antenne directive selon la revendication 9, caracte-

risée en ce que lesdites ouvertures de réception pouvant être dirigées indépendamment sont utilisées pour des mesures interférométriques des centres de phases des impulsions

radar réfléchies.