FR2695759A1

FR2695759A1 - Dispositif d'émission d'un champ électromagnétique et test d'antenne utilisant un tel dispositif.

Info

Publication number: FR2695759A1
Application number: FR9210961A
Authority: FR
Inventors: Cachier Gerard; Richin Philippe; Robin Philippe
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1992-09-15
Filing date: 1992-09-15
Publication date: 1994-03-18
Anticipated expiration: 2012-09-15
Also published as: FR2695759B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'émission et un test d'antenne utilisant un tel dispositif. Le dispositif comprend au moins un substrat (2) sur lequel sont implantés au moins un transducteur (4) et des dipôles (5, 6). Le transducteur (4) est couplé aux dipôles (5, 6) et disposé en regard d'un guide d'onde optique (1) véhiculant une onde optique modulée à une fréquence donnée. Le transducteur (4) transforme l'onde optique en courant d'alimentation des dipôles (5, 6) qui rayonnent un champ électromagnétique à la fréquence donnée. Application: test d'antennes en réception.

Description

DISPOSITIF D'EMISSION D'UN CHAMP
ELECTROMAGNETIQUE ET TEST D'ANTENNE
UTILISANT UN TEL DISPOSITIF
La présente invention concerne un dispositif d'émission d'un champ électromagnétique et un test d'antenne utilisant un tel dispositif.

Elle s'applique notamment aux tests d'antennes sous radôme. Plus généralement elle s'applique à l'émission de champ électromagnétique vers des surfaces de réception où il est nécessaire de rapprocher la source d'émission de ces dernières pour des raisons d'encombrement ou de nombre de récepteurs à tester notamment, la source d'émission ne devant pas perturber le rayonnement des surfaces, des antennes ou des radômes par exemple, quand celles-ci sont opérationnelles.

Dans le domaine des équipements de radiocommunication notamment, il est souvent utile de pouvoir tester la réception des antennes, en de nombreux points de sa surface. Dans certains cas, les antennes sont difficilement accessibles, soit à cause de leur implantation, sur des mâts de bateau ou au sommet de tours hertziennes par exemple, soit du fait de leur protection par un radôme ou encore d'une mousse qui les englobe par exemple. Ces tests sont par exemple nécessaires après impact par la foudre ou par crainte d'une corrosion.

Un autre besoin est par exemple la calibration complète en vol d'antennes à balayage électronique utilisées dans les satellites. Pour effectuer les tests, il faut intégrer devant les antennes autant de dispositifs de test qu'il existe d'éléments actifs, de façon notamment à tester en champ proche chacun de ceux-ci.

Les dispositifs utilisés pour les tests précités émettent des ondes hyperfréquence pendant les phases de test vers les antennes. Ils restent couplés à demeure aux antennes et ne doivent pas perturber ces dernières lorsqu'elles sont opérationnelles. Cela peut se produire notamment lorsque les dispositifs sont sensibles aux perturbations électromagnétiques ou à la foudre par exemple. Par ailleurs, plus ils sont rapprochés d'une surface de réception à tester, plus ils perturbent cette dernière. Les dispositifs de test actuels présentent ces inconvénients et sont de plus volumineux.

Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités, notamment en réalisant un dispositif compact peu sensible aux perturbations électromagnétiques.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'émission d'un champ électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un substrat sur lequel sont implantés au moins un transducteur et des dipôles, le transducteur étant couplé aux dipôles et disposé en regard d'un guide d'onde optique véhiculant une onde optique modulée à une fréquence donnée, le transducteur transformant l'onde optique en courant d'alimentation des dipôles rayonnant un champ électromagnétique à la fréquence donnée.

L'invention a pour principaux avantages qu'elle permet de disposer un dispositif d'émission de test très proche d'une surface rayonnante, qu'elle permet de disposer facilement autant de dispositifs de tests que d'éléments actifs dans le cas d'antennes actives par exemple, qu'elle s'adapte à tous types d'antennes ou de surfaces réceptrices, qu'elle est fiable et qu'elle est économique.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent:
- les figures la, lb, 2a et 2b, des modes de réalisations possibles de dispositifs selon l'invention
- les figures 3, 4a et 4b, des exemples d'application de dispositifs selon l'invention au test d'antenne en réception.

Les figures 1 a et 1 b présentent un mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention. La figure lb est une vue de dessus du dispositif. La figure la est une vue en coupe suivant F, la coupe étant réalisée au niveau de l'axe de symétrie A du dispositif. Une extrémité d'un guide d'onde optique 1 repose sur un substrat 2, en silice par exemple. Dans l'exemple de réalisation des figures la et lb, le guide d'onde optique 1 est par exemple une fibre optique 1. Pour figer la position de l'extrémité de la fibre optique, celle-ci peut être posée par exemple dans un alésage 3 en forme de V et collée sur le substrat. Dans un autre mode de réalisation, la partie de guide 1 ou de fibre fixée sur le substrat pourrait être remplacée par un guide diffusé dans le substrat.La sortie du guide d'onde optique 1 est disposée en regard d'un transducteur 4, une photodiode par exemple. Le transducteur 4 transforme l'énergie optique transmise par le guide d'onde optique 1 en courant électrique. Ce dernier est transmis à deux microdipôles 5, 6 couplés au transducteur 4. Ces dipôles sont par exemple de très petite taille. Cela permet notamment au dispositif selon l'invention d'être de petite dimension devant des antennes à tester et donc de ne pas les perturber.L'onde optique véhiculée par le guide d'onde optique 1 est modulée en amplitude à une fréquence donnée fO. Cette modulation est transmise au transducteur 4 puis aux microdipôles 5, 6 qui rayonnent un champ électromagnétique ayant la fréquence donnée fO. L'onde optique peut être fournie au guide 1 par un laser par exemple, la modulation de l'onde optique étant effectuée au niveau de celui-ci, par un signal hyperfréquence par exemple.

Les figures 2a et 2b présentent deux autres modes de réalisations possibles d'un dispositif selon l'invention. Dans le cas de la figure 2a, le guide d'onde optique 1, une fibre optique par exemple, a son axe de symétrie 7 perpendiculaire au transducteur 4 disposé sur le substrat 2, ce dernier étant toujours couplé à deux dipôles 5, 6 rayonnants. La sortie du guide d'onde optique 1 est placée au dessus du transducteur 4. Dans le cas de la figure 2b, à la différence de la figure 2a, le guide d'onde optique 1 et le transducteur 4 ne sont pas situés du même côté du substrat 2 mais à des côtés opposés. Cependant, le guide d'onde optique 1 peut toujours être considéré comme étant en regard du transducteur 4 si le substrat 2 est transparent vis-à-vis des ondes optiques transmises par le guide d'onde optique 1.Le couplage du guide d'onde optique et du transducteur peut être tel que l'axe de symétrie du guide rencontre le transducteur comme dans le cas des figures la à 2b ou encore latéral, dans le cas où le transducteur peut être placé par exemple à côté ou au dessus du guide d'onde optique, cependant, dans tous les cas une partie au moins de la sortie du guide doit être en regard du transducteur. Deux dipôles 5, 6 ont été représentés à titre d'exemple sur les figures, néanmoins, le dispositif selon l'invention peut comporter un nombre différent de dipôles rayonnants. Le substrat 2 peut être en phosphore d'indium par exemple. Le transducteur 4 peut être une photodiode à base d'arséniure de gallium et d'indium par exemple. Le transducteur 4 peut aussi être un modulateur à électro-absorption.Ce dernier utilise la variation avec le champ électrique auquel il est soumis, du coefficient d'absorption au voisinage du gap du semi-conducteur le constituant.

Dans le cas d'application du dispositif selon l'invention notamment, il fonctionne en inverse. En effet, il ne module pas l'onde électrique, mais l'onde optique modulée qu'il reçoit induit à ses bornes un courant modulé. Ce dernier est transmis aux dipôles 5, 6 qui rayonnent un champ électromagnétique ayant la fréquence de modulation de l'onde optique.

La figure 3 présente un champ d'application de dispositif selon l'invention au test d'antennes en réception. Un problème posé par les moyens de test existant est leur encombrement important et le risque de perturbation de l'antenne qu'ils apportent, dans ce dernier cas, lorsqu'ils restent associés à l'antenne en phase opérationnelle. Dans le cas d'application de la figure 3, un dispositif d'émission de champ électromagnétique 31 analogue à ceux décrits précédemment, notamment en regard des figures la à 2b est disposé par exemple à proximité d'une antenne 32, juste devant un élément 321 d'une antenne 32 à tester par exemple, de façon à émettre vers l'antenne. Un élément d'antenne peut être un module actif par exemple dans le cas d'antennes actives ou à balayage électronique. Dans ce dernier cas, un dispositif d'émission 31 peut être situé devant chaque module actif 321 de l'antenne. Les dispositifs d'émission 31 émettent chacun un rayonnement électromagnétique 33 vers l'élément 321 à tester. L'onde optique est apportée à ces dispositifs par des guides d'onde optique 1, des fibres optiques par exemple, reliés chacun à un laser ou à un même laser. L'onde optique fournie par les lasers aux dispositifs d'émission 31 via le guide 1 est modulée à la fréquence à laquelle l'antenne 32 est testée en réception. La bande passante des transducteurs 4 utilisés doit notamment être compatible des bandes de fréquences des signaux de test. Les dispositifs d'émission selon l'invention appliqués au test d'une antenne en réception occupent un encombrement réduit grâce aux faibles dimensions de chacun d'eux, de l'ordre du millimètre par exemple.

De plus, ils ne perturbent pas le fonctionnement de l'antenne lorsque celle-ci est opérationnelle, grâce à leur parfaite inactivité électromagnétique. Le réseau de dispositifs d'émission 31 de la figure 3 comporte une alimentation optique parallèle et nécessite donc autant de guides d'onde optique qu'il y a de dispositifs d'émission 31.

La figure 4a présente une architecture de réseau, d'encombrement encore plus réduit grâce notamment à l'économie de guides d'onde optique 1. Dans ce cas, les dispositifs d'émission 31 sont alimentés en série à partir d'un même guide d'onde optique 1 relié à un laser.

La figure 4b présente un mode de réalisation possible d'un tel réseau. Les dispositifs d'émission 31 sont logés dans des évidements 42 réalisés dans une fibre optique 41. Chaque dispositif d'émission 31 capte une partie de l'énergie optique véhiculée par la fibre optique 41 et la rayonne vers l'antenne à tester sous forme électromagnétique.

D'autres modes de réalisation d'un réseau alimenté en série sont possibles. Notamment la fibre optique 41 peut être remplacée par un guide d'onde optique réalisé dans un substrat optique, en silice par exemple, commun à tous les dispositifs d'émission. Le guide d'onde étant réalisé par exemple par diffusion d'ions métalliques à la surface du substrat grâce à des techniques connues de l'homme du métier, par exemple par une technique de photolithographie. Dans ce dernier cas, le substrat peut contenir par ailleurs des coupleurs-dérivateurs, des coupleurs en étoiles, des amplificateurs optiques obtenus par dopage pour compenser les pertes de transport et de distribution par exemple.

Dans le cas où les transducteurs 4 utilisés sont notamment des modulateurs à électro-absorption, ceux-ci peuvent se comporter à la fois en récepteurs optiques ou en émetteurs optiques. Quand ils fonctionnent en récepteurs optiques, ils transforment une énergie optique reçue en courant électrique et servent par exemple, comme dans le cas des figures 3, 4a et 4b au test en réception d'antennes. Quand ces transducteurs fonctionnent en émetteurs optiques, ils transforment un courant électrique reçu en énergie optique. Dans ce dernier cas, ils permettent par exemple le test d'antennes en émission. En effet, revenant par exemple à l'architecture de la figure 3, le champ électromagnétique émis par l'antenne 32 est capté par les dipôles 5, 6 qui fournissent alors un courant modulé, à la fréquence d'émission de l'antenne, à chaque transducteur 4 qui transforme ces courants en énergie optique guidée par les guides d'onde optique 1 vers un dispositif de mesure de l'onde optique modulée par exemple.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'émission d'un champ électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un substrat (2) sur lequel sont implantés au moins un transducteur (4) et des dipôles (5, 6), le transducteur (4) étant couplé aux dipôles (5, 6) et disposé en regard d'un guide d'onde optique (i) véhiculant une onde optique modulée à une fréquence donnée (fi), le transducteur (4) transformant l'onde optique en courant d'alimentation des dipôles (5, 6) rayonnant un champ électromagnétique à la fréquence donnée (fi).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur (4) est une photodiode.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur (4) est un laser semi-conducteur.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur (4) est un modulateur à électro-absorption.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du guide (1) en regard du transducteur (4) est diffusée dans le substrat (2).

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'onde optique véhiculée par le guide (1) est fournie par un laser.

7. Test d'antenne, caractérisé en ce qu'il utilise au moins un dispositif (31) selon l'une quelconque des revendications précédentes émettant un champ électromagnétique vers l'antenne (32).

8. Test d'antenne selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dispositifs (31) sont situés à proximité de l'antenne (32).

9. Test d'antenne selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les dispositifs (31) forment un réseau.

10. Test d'antenne selon la revendication 9, caractérisé en ce que les dispositifs (31) sont alimentés chacun par un guide d'onde optique (1).

11. Test d'antenne selon la revendication 9, caractérisé en ce que les dispositifs (31) sont alimentés par un seul guide d'onde optique (1).

12. Test d'antenne selon la revendication 11, caractérisé en ce que les dispositifs (31) sont logés dans des évidements (42) réalisés dans une fibre optique (41) véhiculant l'onde optique modulée.

13. Test d'antenne selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'un substrat est commun à plusieurs dispositifs (31), les guides d'onde optique (1) étant diffusés dans le substrat.

14. Test d'antenne à modules actifs selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'à chaque module actif est associé un dispositif (31).