FR2701169A1 - Réflecteur d'antenne à diffraction pour plusieurs faisceaux de télécommunications. - Google Patents

Abstract

L'antenne particulièrement pour des installations domestiques, collectives ou communautaires reçoit plusieurs faisceaux de télécommunications. Le réflecteur (11) comprend des anneaux de diffraction (21O à 21N ) présentant ensemble un profil radial en dent-de-scie, et obtenus de préférence par des découpes dans un réflecteur parabolique (PA). Les hauteurs de "dent-de-scie" entre anneaux sont sensiblement égales à des multiples de la demi-longueur d'onde moyenne des faisceaux. Un tel réflecteur compense ainsi les différences de phase entre des faisceaux sensiblement de même direction mais de fréquences différentes afin de les focaliser en un foyer (FD1 , FD2 ). En pratique, le réflecteur présente une ligne focale (LF) le long de laquelle est déplacée une tête hyperfréquence ou sont positionnées plusieurs têtes hyperfréquence (31 à 37 ) attribuées à différents faisceaux.

Description

Réflecteur d'antenne à diffraction pour plusieurs
faisceaux de télécommunications
La présente invention concerne principalement un réflecteur d'antenne de réception ou d'émission de faisceaux de télécommunications.

En particulier, l'antenne est destinée à des installations domestiques dans des maisons individuelles, à des installations collectives dans des immeubles , ou à des installations communautaires servant à l'alimentation de têtes de réseaux câblés pour recevoir plusieurs faisceaux émis par des satellites de télécommunications, convoyant notamment des signaux de télévision.

En outre, la présente invention peut être utilisée pour des applications professionnelles notamment dans les réseaux de diffusion de données.

L'antenne de réception pour satellite la plus commercialisée actuellement comprend un réflecteur fixe dont la surface réfléchissante est un paraboloïde de révolution, ou un paraboloïde elliptique, de largeur d'environ 90 à 120 cm, ou une portion d'un tel paraboloïde pour une antenne à illumination décentrée, appelée antenne offset. L'axe de symétrie du réflecteur est pointé vers le satellite dont les émissions sont à capter. Une tête de réception hyperfréquence, fixée généralement par des haubans ou un mât latéral, est positionnée au foyer unique du réflecteur paraboloïdal.

Lorsque le satellite précité a une position orbitale très voisine d'autres satellites géostationnaires, par exemple tels que les satellites
TDF 1, OLYMPUS et TV SAT 2 situés à 190 de longitude ouest, l'antenne capte les faisceaux de ces divers satellites.

Si l'usager de l'antenne souhaite recevoir des faisceaux d'un autre satellite ayant une position orbitale différente de celle des satellites précités, par exemple localisées en longitude est, le réflecteur de l'antenne de réception doit être tourné pour être pointé vers cet autre satellite. Deux solutions s'imposent : soit l'usager monte sur le toit du pavillon ou de l'immeuble pour positionner manuellement le réflecteur, soit l'antenne doit comprendre des moyens motorisés et télécommandés pour orienter le réflecteur.

La première solution est en pratique très rarement mise en oeuvre par l'usager, compte tenu des difficultés d'accès à l'antenne. Elle exige donc le recours à un installateur spécialisé, et à un nouveau réglage de la position du réflecteur, et par suite est très dissuasive pour l'usager.

La seconde solution est pénalisée par le coût de l'antenne et de son installation, une antenne à réflecteur motorisé nécessitant une infrastructure plus lourde et encombrante.

D'autres antennes décrites dans les demandes de brevet allemand DE-A-3 536 348 et DE-A-3 801 301 comprennent des réflecteurs plats derrière des anneaux circulaires ou elliptiques coplanaires, fondés sur la diffraction des lentilles de FRESNEL afin de remédier au coût relativement élevé et à l'aspect inesthétique des antennes paraboliques.

Toutefois, ces antennes offrent également un unique foyer et donc une unique direction de pointage.

Afin de remédier aux inconvénients précités,
Jean-Jacques DELMAS et Alain SARREMEJEAN proposent dans l'article intitulé "TDF ANTENNA FOR
MULTISATELLITE RECEPTION USING FRESNEL PRINCIPLE IN
THREE DIMENSIONS" , Proceedings of ISAP'92, SAPPORO,
JAPON, Septembre 1992, pages 321-324, un réflecteur à diffraction composé d'un réflecteur parabolique classique et d'un réseau d'anneaux de diffraction métalliques fixé sur le réflecteur parabolique. Ce réflecteur de diffraction présente deux foyers distincts du foyer géométrique du réflecteur parabolique vers lesquels sont susceptibles de converger respectivement deux faisceaux collimatés suivant des directions symétriques et ayant des fréquences sensiblement égales.Avec ce réflecteur pointé une fois pour toutes vers une direction prédéterminée, plusieurs faisceaux ayant des directions différentes peuvent être captés dans un large angle de balayage.

Toutefois, un tel réflecteur offre encore principalement deux inconvénients. D'une part, lorsque les fréquences des faisceaux de télécommunications sont différentes, par exemple du simple au double, la localisation des foyers et donc de la ligne focale le long de laquelle peuvent être positionnées des têtes hyperfréquence pour capter les faisceaux sont fonction respectivement des longueurs d'onde ou fréquences moyennes desdits faisceaux.

D'autre part, le réflecteur de l'antenne est parabolique et est donc volumineux.

La présente invention vise à fournir un réflecteur à diffraction pour antenne de télécommunications contribuant à compenser la phase, c'est-à-dire la différence de marche, entre des faisceaux de télécommunications à émettre ou recevoir ayant des fréquences différentes, de manière à rendre la direction de pointage vers un faisceau indépendante de la fréquence de celui-ci tout en réduisant l'encombrement du réflecteur, particulièrement en hauteur.

A cette fin, un réflecteur d'antenne pour faisceaux de télécommunications comprend N+1 premiers éléments annulaires réfléchissants de diffraction sensiblement tronconiques et concaves et présentant ensemble radialement un profil sensiblement en dentde-scie, N étant un entier supérieur ou égal à 1.

Grâce au réflecteur selon l'invention, deux faisceaux ayant des directions sensiblement parallèles et ayant des fréquences porteuses de l'ordre du gigahertz à la dizaine de gigahertz et différentes de quelques gigahertz sont focalisés en un même foyer. En outre, cette compensation de phase dans le réflecteur selon l'invention est matérialisée par un aplatissement du réflecteur et donc une réduction de l'encombrement de celui-ci, comparativement à un réflecteur parabolique classique.

Les caractéristiques du profil en dent-de-scie sont les suivantes.

La hauteur des dents peut être sensiblement constante. Ainsi, un petit flanc dans ledit profil en dent-de-scie est délimité par un bord extérieur d'un premier élément et un bord intérieur du premier élément suivant en s'éloignant de la zone centrale des éléments, la hauteur desdits petits flancs étant sensiblement constante. Plus précisément, les premiers éléments annulaires sont disposés sensiblement parallèles à une surface concave de révolution prédéterminée, de préférence telle que paraboloïde, à des distances de ladite surface de révolution prédéterminée respectivement croissantes en direction de la périphérie du réflecteur.Ces distances peuvent être sensiblement égales à

n étant un indice compris entre O et N et désignant le rang des premiers éléments annulaires à compter d'un premier élément central au réflecteur et kn.A/2 étant sensiblement une hauteur de dent du profil en dent-de-scie entre les premiers éléments annulaires de rang n-1 et n. La hauteur des petits flancs est sensiblement égale à la demi-longueur moyenne des faisceaux de télécommunications, ou plus généralement à un multiple de cette demi-longueur d'onde.Dans ces conditions, des rayons issus du même plan d'onde et diffractés par des bords extérieur et intérieur de deux éléments annulaires voisins ont une différence de marche sensiblement égale à (kns
De préférence, le profil en dent-de-scie du réflecteur est développé sensiblement le long d'une droite afin de diminuer encore l'encombrement en épaisseur du réflecteur qui devient alors similaire à une plaque dans laquelle sont incrustées des dentsde-scie différentes les unes des autres.

Les largeurs des premiers éléments de diffraction diminuent radialement du centre vers la périphérie du réflecteur. En particulier, la largeur d'un premier élément de diftraction est telle que deux rayons issus d'un plan d'onde prédéterminé et diffractés par les bords extérieurs dudit premier élément de diffraction et d'un élément voisin à celui-ci ont une différence de marche sensiblement égale à zéro ou à un multiple de la longueur d'onde moyenne des faisceaux de télécommunications.

De telles conditions en largeur d'éléments annulaires et en écart entre eux en fonction de la longueur d'onde contribuent ainsi à compenser la phase entre les faisceaux, c'est-à-dire à compenser le décalage axial du foyer d'une lentille de FRESNEL dû à une variation en fréquence.

Les contours d'au moins une partie des premiers éléments de réseau sont circulaires et concentriques, ou bien sont sensiblement elliptiques, les petits axes des contours étant de préférence dans un plan focal contenant des foyers vers lesquels sont susceptibles de converger des faisceaux collimatés diffractés par le réflecteur.

L'un des premiers éléments de diffraction peut être un premier élément central en forme de calotte.

Afin d'augmenter le rendement d'une antenne comprenant un réflecteur selon l'invention, plusieurs réseaux différents d'éléments annulaires de diffraction sont superposés parallèlement devant lesdits premiers éléments constituant un premier des réseaux de diffraction.

Les éléments annulaires des réseaux sont réunis en des groupes, à raison d'un élément de chaque réseau par groupe, les marches formées par les éléments dudit groupe ayant des largeurs sensiblement égales. Plus précisément, selon une réalisation préférée, les éléments annulaires de chaque groupe ont soit des bords intérieurs superposés sensiblement sous le bord intérieur du premier élément dudit groupe, soit des bords extérieurs superposés sensiblement sur le bord extérieur du premier élément dudit groupe, et ont des autres bords formant des marches d'escalier pouvant avoir des largeurs sensiblement égales. La hauteur d'une contremarche entre deux éléments superposés d'un groupe est sensiblement égale à une constante prédéterminée.Ladite constante est de préférence sensiblement égale à (kn.A)/(2.m) où (ka) est un multiple de la longueur d'onde moyenne des faisceaux de télécommunications et m désigne le nombre de réseaux de diffraction.

L'invention concerne également une antenne comprenant
un réflecteur conforme à l'invention dont les éléments de diffraction sont issus de portions de surface sensiblement concave et sensiblement symétrique par rapport à un axe de symétrie et définissent des premier et second foyers symétriques par rapport audit axe de symétrie vers lesquels sont susceptibles de converger des premier et second faisceaux de télécommunications dirigés sensiblement parallèlement à des droites passant par le centre de la surface symétrique et par les second et premier foyers respectivement, et
une tête hyperfréquence positionnée en regard du réflecteur approximativement le long d'une ligne focale sensiblement courbe qui est centrée sur l'axe de symétrique, a un rayon de courbure au moins sensiblement égal à la distance entre ledit centre et chaque foyer, et passe par les premier et second foyers.

D'autres caractéristiques et avantages d'un réflecteur et d'une antenne selon l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels
- la figure 1 est une coupe focale schématique d'une antenne comprenant un réflecteur à un réseau d'éléments de diffraction circulaires selon une première réalisation de l'invention, et une unique tête hyperfréquence mobile
- la figure 2 est une coupe focale schématique d'une antenne comprenant un réflecteur à un réseau d'éléments de diffraction elliptiques selon une seconde réalisation de l'invention, et plusieurs têtes hyperfréquence, le réflecteur étant réalisé suivant deux variantes respectivement à droite et à gauche de la figure 2
- la figure 3 est une vue de dessus du réflecteur de l'antenne montrée à la figure 2
- les figures 4 et 5 sont une coupe focale et une vue de dessus schématiques d'un réflecteur à deux réseaux d'éléments de diffraction elliptiques selon l'invention, respectivement, le réflecteur étant réalisé suivant deux variantes respectivement à droite et à gauche de la figure 4
- les figures 6 et 7 sont une coupe focale et une vue de dessus schématiques d'un réflecteur à quatre réseaux d'éléments de diffraction elliptiques selon l'invention, respectivement, le réflecteur étant réalisé suivant deux variantes respectivement à droite et à gauche de la figure 6 ; et
- la figure 8 est une coupe schématique analogue à la figure 2, relative à un réflecteur ayant un profil en dent-de-scie aligné le long d'une droite, selon l'invention, le réflecteur étant réalisé suivant deux variantes respectivement à droite et à gauche de la figure 8.

Les diverses réalisations d'un réflecteur d'antenne de télécommunications décrites ci-après sont typiquement conçues pour fonctionner dans une bande de fréquence comprise entre 1l et 13 GHz, correspondant à une longueur d'onde moyenne A = 2,5 cm de faisceaux de télécommunications à recevoir de ou émettre vers des satellites de télécommunications.

Les dimensions des réflecteurs indiquées ci-dessous à titre d'exemples non limitatifs sont relatives à ce type d'application, particulièrement pour une antenne de réception.

Le réflecteur selon l'une ou l'autre des première et seconde réalisations principales détaillées ci-après est déduit d'une surface réfléchissante concave sensiblement à symétrie axiale, telle qu'un paraboloïde à symétrie de révolution PA auquel on se référera dans la suite. Ce paraboloïde est défini dans un repère orthonormé O, x, y, z] par l'équation
x2 + y2 = 4.OF.z ,
et possède des génératrices, telles que celle dans le plan axial yOz définie par
z = y2 / (4.OF)
OF dénote la distance focale du paraboloïde entre le sommet O et le foyer F de celui-ci.

Selon une première réalisation, le réflecteur 1 est constitué essentiellement par des "éléments annulaires de diffraction" sensiblement concentriques à l'axe de paraboloïde Oz. Par "élément annulaire de diffraction" appelé plus simplement "anneau de diffraction" sont désignées selon l'invention aussi bien une surface réfléchissante concave, le plus souvent ayant des génératrices paraboliques, voire quasiment rectilignes, et donc une surface sensiblement tronconique, délimitée par des bords ou arêtes intérieur (repère I) et extérieur (repère E) qui peuvent être sensiblement circulaires ou elliptiques, qu'une surface réfléchissante telle que définie ci-dessus ayant un bord ou arête intérieur de rayon nul, c'est-à-dire formant une calotte. Un premier anneau formant calotte notamment paraboloïdale est prévu au centre des réflecteurs illustrés à symétrie axiale.

En référence à la figure 1, le réflecteur 1 selon la première réalisation comprend un premier anneau central en forme de calotte paraboloïdale 20 à bord circulaire, et plusieurs anneaux à bords circulaires 21 à 2N. L'entier N est égal à quatre selon la réalisation illustrée et est relatif à l'anneau 2N = 24 le plus périphérique. Chaque anneau 20 à 2N est sensiblement déduit d'un découpage du paraboloïde initial PA, et donc présente une surface réfléchissante sensiblement conclave, dont les rayons des bords intérieur et extérieur sont fonction de la longueur d'onde .Après ce découpage, l'anneau 2n ainsi découpé, avec n compris entre 1 et N, subit une translation perpendiculairement à lui-même, vers l'extérieur du paraboloïde, défini par un vecteur de module sensiblement égal à

où kn est un entier qui est égal à 1 selon la réalisation montrée à la figure 1.

Cette première réalisation applique le principe de la lentille de FRESNEL qui comprend plusieurs anneaux opaques circulaires plats et concentriques à un centre O et contenus dans un plan. Cette lentille focalise un faisceau incident collimaté perpendiculairement au plan de la lentille plate en un foyer situé le long de l'axe principal de la lentille.

En effet, le réflecteur 1 présente un foyer de diffraction FDo localisé sur l'axe de symétrie Oz du paraboloïde et donc de la calotte 20, lequel foyer est tel que des rayons d'un faisceau de télécommunications incident collimaté parallèlement à l'axe Oz sont diffractés par les anneaux de réflecteur 20 à 2N en des rayons diffractés rdO à rdN convergeant vers le foyer FDo. Au foyer FDo, les deux conditions de diffraction suivantes sont satisfaites
d'une part la différence de marche entre deux rayons dudit faisceau collimaté diffractés par les bords intérieur et extérieur 21n et 2En de chaque anneau 2n est sensiblement égale à la longueur d'onde , et
d'autre part, la différence de marche entre deux rayons dudit faisceau collimaté diffractés par le bord intérieur 21n de chaque anneau 2n et le bord extérieur 2Enl de l'anneau 2n-l immédiatement voisin et entouré par ledit anneau 2n est sensiblement égale à la longueur d'onde k, l'indice entier n étant compris entre 1 et N.

Dans la figure 1, riO à riN et reO à reN désignent respectivement les longueurs de rayons dudit faisceau collimaté issus d'un plan d'onde POO perpendiculaire à l'axe Oz et atteignant les bords intérieurs 210 = , 2I1 à 2IN et les bords extérieurs 2Eo à 2EN des anneaux de diffraction 20 à 2N , et les longueurs des rayons diffractés par les bords extérieurs 2Eo à 2EN et convergeant au foyer FDO, c'est-à-dire les distances entre les bords extérieurs d'anneau 2E1 à 2EN et le foyer FDo.

Le réflecteur 1 selon cette première réalisation peut être conçu comme suit.

A partir du paraboloïde initial PA est défini un bord extérieur 2Eo délimitant le premier anneau, dit calotte, 20 tel que
(rio + [o, FDo]) - (reo + rdO) = k
Le reste du paraboloïde initial PA, sans la calotte 20 s'étendant à partir du bord extérieur 2Eo, est translaté d'un vecteur sensiblement de module /2 le long du cône ayant ce bord comme base et le foyer FDo comme sommet. Le bord intérieur du reste translaté du paraboloïde devient celui 2I1 du second anneau 21, tel que
(ri1 + [211, 2Eo] + rdo) - (reo + rdo) = #.

Dans le reste de paraboloïde ayant subi la première translation précédente est défini un second bord extérieur 2E1 délimitant le second anneau 21 tel que
(ri1 + [2I1, 2Eo] + rdo) - (rel + rd1) = X
Des relations précédentes, les relations de récurrence suivantes se déduisent
d'une part entre le bord intérieur 21n d'un anneau 2n et le bord extérieur 2Enl de l'anneau précédent 2n-1 (rin + 2In, 2E,-1] + rdn~l) - (ren-l + rdn-l) = k
d'autre parut, entre les bords intérieur et extérieur 21n et 2En d'un anneau 2n (rin + [2Inr 2En-1] + rdn-l) - (ren + rdn) = #, .

Ces deux relations imposent une différence de marche nulle entre des rayons diffractés aux bords extérieurs 2Eo à 2EN des anneaux
(reo + rdo) = (ren + rdn) = (reN + rdN)
ainsi qu'une différence de marche nulle entre les rayons diffractés aux bords intérieurs 2IO = O à 2IN des anneaux
riO + [o, FD0] = rin + 2Inr 2Elle + rdn-1
riN + 2IN, 2EN-1 + rdN-l
Selon une seconde réalisation, un réflecteur 11 est destiné à focaliser un faisceau de télécommunications fondé sur le principe d'une seconde lentille de FRESNEL qui comprend plusieurs anneaux opaques elliptiques plats excentrés les uns par rapport aux autres et par rapport au centre optique de la lentille. Les anneaux de cette lentille ont un grand axe commun qui, avec l'axe optique principal de la lentille, définit un plan focal dans lequel est situé un foyer décalé par rapport à l'axe principal. Un faisceau incident collimaté parallèlement à la droite passant par le centre de la lentille et le foyer converge vers ce foyer.

Comme montré à la figure 2, le réflecteur 11 focalise un faisceau de télécommunications FT1 ayant un angle d'incidence a en un foyer FD1 au moyen de
N+1 anneaux de diffraction 210 à 21N ayant des bords intérieurs et extérieurs 211o = à 21IN et 21EO à 21EN à contour elliptique.

Pour des raisons de simplification, on ne s'intéresse qu'aux rayons du faisceau FT1 diffractés par des bords d'anneau ayant des coordonnées y positives. Dans la figure 2 sont désignées par REo à
REN les longueurs des rayons du faisceau collimaté
FT1 issus d'un plan d'onde donné PO1 et atteignant les bords extérieurs d'anneau 21EO à 21EN, par DEo à
DEN les longueurs des rayons du faisceau FT1 diffractés par les bords extérieurs d'anneau 21Eo à 21EN et convergent au foyer FD1, c'est-à-dire les distances entre les bords extérieurs 21E1 à 21EN et le foyer FD1, et par DIo à DIN les longueurs des rayons diffractés par les bords intérieurs d'anneau et convergeant au foyer FD1, c'est-à-dire les distances entre les bords intérieurs 21Io à 21IN et le foyer FD1. Des relations analogues à celles précédentes sont également déduites par récurrence
(P01, O + DIo) - (REo + DEo) = A
(REo + [21Eo, 21I1] + DI1) - (REo + DEo) = k
(REo + [21E0, 21I1] + DI1) - (RE1 + DE1) = k r soit (REn-1 + [21En-1 r 21In] + DIn) - (REnî + DEn-1) = k, et
(REn-l + [21En-1, 21In] + DIn) - (REn + DEn) = A, d'ou ::
([Po1, 0] + DIo) = REn-1 + [21En-1, 21In] + DIn = REN-1 + [21EN-1, 21IN) + DIN , et
REo + DEo = REn + DEn = REN + DEN
Ces relations expriment la différence de marche entre deux rayons du faisceau FT1 diffractés par le bord intérieur 21In de l'anneau 21n et le bord extérieur 21En-1 de l'anneau 21n-1 immédiatement voisin de et entouré par ledit anneau 2nr et donc la translation de [kn.A/2], soit de #/2 pour kn=1, de l'anneau 2n par rapport à l'anneau 2n-1 vers l'extérieur du paraboloïde initial PA et donc depuis la surface convexe du paraboloïde PA, et la différence de marche entre deux rayons du faisceau
FT1 diffractés par les bords intérieur et extérieur 211n et 21En de chaque anneau 21n, ces différences de marche étant égales à la longueur d'onde k.

Par symétrie du foyer FD1 et du faisceau FT1 par rapport à l'axe Oz du paraboloïde initial PA sont définis un second foyer FD2 et un second faisceau de télécommunications FT2 ayant l'angle d'incidence a et composés de rayons issus d'un plan d'onde P02 diffractés par les portions des anneaux elliptiques 210 à 21N situés du côté des y négatifs pour converger vers le foyer FD2.

Ainsi, comme au moyen de l'antenne à anneaux de diffraction elliptiques épousant le paraboloïde initial montrée dans l'article précité de DELMAS et al., deux faisceaux de télécommunications FT1 et FT2 émis par deux satellites ST1 et ST2 sont focalisés respectivement aux foyers FD1 et FD2 du réflecteur 11 lorsque l'axe Oz du réflecteur est sensiblement colinéaire à la bissectrice de l'angle de visée 2a.

Le petit axe des anneaux 210 à 21N est situé dans le plan focal yOz ; les excentricités des anneaux augmentent de l'anneau (calotte) central 21O vers l'anneau périphérique le plus grand 21N et donc les largeurs des anneaux 21o à 21N, suivant leur grand axe Ox sont respectivement plus grandes que celles suivant leur petit axe Oy. Ainsi, les largeurs des anneaux de diffraction 210 à 21N diminuent du centre
O vers la périphérie du réflecteur 11.De même dans le réflecteur 1 suivant la première réalisation, un anneau 2n est sensiblement plus large que l'anneau suivant 2n+1
Quelle que soit la réalisation, y compris relativement à la surface réfléchissante à profil en dent-de-scie dans laquelle est découpé un réflecteur de type offset selon l'invention, le réflecteur 1, 11 présente un profil en coupe axiale qui est de préférence "symétrique" par rapport à l'axe Oz et qui est analogue à celui des dents d'une scie irrégulière dont les sommets des dents sont formés par les bords extérieurs des anneaux de diffraction et dont les fonds des rainures entre dents sont formés par les bords intérieurs des anneaux et dont les petits flancs des dents ont une hauteur sensiblement égale à k1.k/2 = kan /2 = kN.k/2 avec k1 = kn = kN = 1 selon les figures 1 et 2.Un tel profil, bien qu'issu d'un paraboloïde initial PA, offre une hauteur faible suivant l'axe Oz, plus proche de l'épaisseur d'une plaque relativement mince ; en effet, comparativement à la hauteur d'un réflecteur parabolique de profil PA ayant sensiblement le même diamètre, un réflecteur selon l'invention a une hauteur diminuée de N/2 environ, soit en pratique une hauteur réduite sensiblement à la moitié pour cinq à six anneaux de diffraction.

Lors de la fabrication du réflecteur, certaines dimensions ou formes ne sont pas critiques. Les contours elliptiques des bords intérieur et extérieur de chaque anneau 21n peuvent être circulaires afin que la largeur de l'anneau soit constante par exemple égale à la largeur moyenne de l'anneau elliptique théorique ; ceci facilite la fabrication des anneaux qui peuvent être conçus sensiblement comme des surfaces tronconiques concentriques avec des angles au sommet de préférence différents, puisque la distance focale OF du paraboloïde initial
PA est en pratique relativement grande.Le petit flanc d'une "dent-de-scie" du réflecteur entre le bord intérieur 2En, 21En de chaque anneau 2nr 21n et le bord intérieur 2In~1, 21In~1 de l'anneau précédent a 21n-l a une hauteur sensiblement égale à une demi-longueur d'onde et peut être incliné vers l'axe
Oz ou être parallèle à celui-ci et être ajouré partiellement ou entièrement ; par exemple, le petit flanc est matérialisé par un anneau en une matière, telle que celle métallique formant la surface réfléchissante des anneaux de diffraction, ou en une matière diélectrique absorbante et/ou antiréflexion d'ondes électromagnétiques afin d'éviter toute réflexion parasite indésirable.

Afin d'augmenter le rendement de l'antenne contenant un réflecteur selon l'invention, chaque anneau de diffraction 210 à 21N (ou 20 à 2N) est surmonté d'autre(s) anneau(x) de diffraction moins large(s).

En effet, dans le réseau de diffraction composé des anneaux 210 à 21N décrit ci-dessus et illustré à la figure 2 est satisfaite en première approximation la relation suivante en largeur d'anneau, par exemple en référence aux rayons du faisceau FT1 diffractés théoriquement seulement par la moitié à droite de l'axe Oz (y positif) des bords intérieur et extérieur 211n et 21En de chacun 21n des anneaux
(REn-l + [21En-lr 211n] + DIn) - (REn + DEn) = k
ou REn-1 + Des~1 = REn + DEn
Si la configuration dissymétrique n'avait pas été supprimée pour faciliter la fabrication du réflecteur, les rayons du faisceau FT1 diffractés par l'autre moitié à gauche de l'axe Oz (y négatif) auraient des différences de marche satisfaisant la relation
(REn-l + [21En-lf 211n] + DIn) - (REn + DEn) = - .

Ainsi plus généralement, l'invention a trait à un réflecteur dont les largeurs des anneaux de diffraction satisfont la différence de marche suivante (REn-1 + [2îEn1, 21In] + DIn)-(REn + DEn) =
où m est de préférence un nombre entier, bien qu'il puisse être un nombre quelconque.

De même, dans le réseau de diffraction composé des anneaux 210 à 21N illustré à la figure 2 est satisfaite en première approximation la relation suivante en hauteur de dent, c'est-à-dire de distance entre bord extérieur 2lEnl d'un anneau 21n-1 et bord intérieur 21In de l'anneau suivant 20n
(REnî +[21En-l,2lIn]+ DIn)-(REn-1+DEn-1)
+ (kn.k)/(2.m)
Comme déjà dit, lorsque m = 1, le réflecteur ne comprend qu'un seul réseau de diffraction, et lorsque kn = 1, la hauteur des dents de scie entre anneaux est sensiblement égale à la demi-longueur d'onde, comme montré à la figure 1 ou 2.

Lorsque m = 2 en référence à la figure 4, un réflecteur 12 est composé de m = 2 réseaux d'anneaux de diffraction R1 et Rm = R2. Le premier réseau R1 est par exemple analogue à celui illustré à la figure 2 et est composé des premiers anneaux 21O à 21N Le second réseau R2 est composé de N anneaux de diffraction 220 à 22N, ici sensiblement parabololdaux, qui sont disposés parallèlement aux premiers anneaux respectivement à une distance sensiblement égale à k/(2.m) = /4. Les réseaux R1 et R2 ont des bords principaux de diffraction qui sont sensiblement alignés parallèlement à l'axe Oz ou en direction d'un foyer de diffraction.Ainsi, vu en coupe radiale le bord extérieur 21En~1 de l'anneau 21n-l du premier réseau est superposé sensiblement parallèlement à l'axe Oz au bord intérieur 22In de l'anneau 22n du second réseau à une distance de /4 environ, lequel bord intérieur 22In est lui-même superposé sensiblement parallèlement à l'axe Oz au bord intérieur 21In de l'anneau 21n du premier réseau à une distance de /4 environ.L'anneau 22n s'étend à partir du bord intérieur 22In, défini ci-dessus sur une largeur sensiblement égale à Wn/2 parallèlement à et au-dessus de l'anneau 21n afin de satisfaire une différence de marche de rayons diffractés par le bord extérieur 22En et le cercle sous-jacent sur l'anneau 21n sensiblement égal à (A/4).2 = k/2, ou en d'autres termes, satisfaire une différence de marche de rayons diffractés entre les bords extérieurs 22En et 21En~1 sensiblement égale à zéro.

Un tel réflecteur 12 à deux réseaux de diffraction R1 et R2 ayant chacun N+1 = 6 anneaux de diffraction 210 à 215 et 220 à 225 est montré schématiquement aux figures 4 et 5. A titre d'exemple, les côtes en centimètre des bords des anneaux elliptiques projetés sur les axes Oy (petit axe), Ox (grand axe) et Oz sont les suivantes
REFLECTEUR 12, i/(2m) = /4
Petit axe Grand axe
y z x z 22Eo 12 1,9 12,7 1,38 21Eo 17 2,5 18,1 2,8 22E1 20,8 2,51 22 2,94 21E1 24,1 3,75 25,6 4,35 22E2 26,9 3,8 28,4 4,5 21E2 29,6 5 31,3 5,9 22E3 31,9 5,01 33,6 6,07 21E3 34,2 6,35 36,2 7,45 22E4 36,2 6,4 38,1 7,63 21E4 38,3 7,6 40,4 9 22E5 40,1 8,2 42,1 9,17 21E5 42 8,95 44,3 10,55
pour un paraboloïde initial PA de distance focale OF de 29 cm et une longueur d'onde X de 2,5 cm environ, et des foyers FD1 et FD2 de coordonnées y = + 21,8 cm et z = 58,8 cm.

Selon un troisième exemple, lorsque m=4, un réflecteur 14 est composé de m=4 réseaux de diffraction R1, R2, R3 et R4, comme montré aux figures 6 et 7. Les premier et second réseaux R1 et
R2 sont identiques à ceux illustrés aux figures 4 et 5.

Les troisième et quatrième réseaux R3 et R4 comprennent chacun N+1 anneaux de diffraction 230 à 23N , 240 à 24N, ici sensiblement paraboloïdaux, et sont disposés parallèlement respectivement entre les anneaux des premier et second réseaux R1 et R2 et audessus du second réseau R2.

Les dispositions relatives et dimensions relativement à un groupe de quatre anneaux superposés 21n à 24n sont les suivantes. Les bords intérieurs 211n à 241n des anneaux 21n à 24n sont alignés avec le bord extérieur 21En~1 de l'anneau de réseau 21n-1 sensiblement parallèlement à l'axe de symétrie Oz du réflecteur 14, ou perpendiculairement au paraboloïde initial PA.L'écart entre les anneaux 21n et 23nr 23n et 22n, 22n et 24nr c'est-à-dire la hauteur des contremarches de l'escalier formé par ce groupe de quatre anneaux, est sensiblement égale à k/(2.m) = ; ; ceci assure une différence de marche égale à /4 relativement à des rayons diffractés par un bord extérieur d'un anneau et le contour elliptique immédiatement sous-jacent de l'anneau suivant.La largeur des anneaux 23n et 24n suivant une direction radiale est sensiblement égale à 3Wn/4 et Wn/4 afin de satisfaire, en conjugaison avec les écarts de /8 entre anneaux, des retards de marche égaux pour des rayons diffractés par les bords extérieurs successifs 21En~1, 24En, 22En, 23En et 21En. En d'autres termes, les largeurs des anneaux 21n, 23nul 22n et 24n superposés et regroupés en un "bord interne commun" 211n à 241n décroissant sensiblement arithmétiquement d'un anneau au suivant avec une raison sensiblement égale à la largeur Wn/m de l'anneau 24n du réseau supérieur R4 ; ainsi, l'anneau 22n du second réseau a une largeur d'environ Wn/2 et recouvre sensiblement les deux tiers de l'anneau 23n du troisième réseau qui recouvre lui-même sensiblement les trois quarts de l'anneau 21n du premier réseau, tandis que l'anneau 22n est recouvert sensiblement par la moitié de l'anneau 24n du quatrième réseau.

Les côtes en projection axiale des anneaux d'un réflecteur 14 à quatre réseaux de diffraction de cinq anneaux chacun sont indiquées dans le tableau suivant, pour OF = 29 cm, A = 2,5 cm environ et des coordonnées y = + 21,8 cm et z = 58,8 cm de FD1 et FD2.

REFLECTEUR 14, k/(2m) = /8
Petit axe Grand axe
y z x z 24Eo 8,4 1,6 9 1,7 22Eo 12 1,9 12,7 1,38 23Eo 14,7 2,2 15,6 2,4 21Eo 17 2,5 18,1 2,8 24E1 18,9 2,8 20 3,2 22E1 20,8 2,51 22 2,94 23E1 22,5 3,5 23,9 4 21E1 24,1 3,75 25,6 4,35 24E2 25,4 4,1 26,9 4,8 22E2 26,9 3,8 28,4 4,5 23E2 28,3 4,8 29,9 5,6 21E2 29,6 5 31,3 5,9 24E3 30,6 5,4 32,3 6,3 22E3 31,9 5,61 33,6 6,07 23E3 33,1 6,1 34,9 7,1 21E3 34,2 6,35 36,2 7,45 24E4 35,1 6,7 36,9 7,8 22E4 36,2 6,4 38,1 7,63 23E4 37,3 7,4 39,3 8,7 2lE4 38,3 7,6 40,4 9 24E5 39,1 8,0 41 9,3 22E5 40,1 8,2 42,1 9,17 23E5 41,1 8,8 43,2 10,3 21E5 42 8,95 44,3 10,55
Selon d'autres variantes de la seconde réalisation, sur chaque anneau 21n du premier réseau
R1 sont disposés m-1 anneaux de second à mième réseaux de diffraction qui forment des marches d'escalier montantes du bord intérieur 21In de l'anneau 21n jusqu'au "droit" du bord extérieur 21En de l'anneau 21n Par exemple, en référence à une variante de la réalisation montrée à la figure 6, trois anneaux de réseau R2 à Rm sont toujours superposés à des distances entre eux de k/(2.m) = #/8, mais s'étendent depuis le bord 21En en direction de l'axe de symétrie Oz sur des largeurs respectives de 3Wn/4, Wn/2 et Wn.

Selon d'autres variantes de toutes les réalisations décrites ci-dessus, l'encombrement du réflecteur, particulièrement en épaisseur, est réduit au maximum de manière à conférer un profil radial du réflecteur en dent-de-scie ayant une épaisseur très faible, sensiblement du même ordre de grandeur qu'une plaque. Cependant, malgré cette faible épaisseur, la configuration des anneaux de diffraction dans un espace à trois dimensions est conservée, et en particulier les avantages de la compensation de phase au regard du pointage de faisceaux de directions sensiblement parallèles mais ayant des fréquences différentes.

En effet, les relations de différence de marche indiquées ci-dessus pour les réalisations des figures 1 et 2 sont satisfaites à un multiple entier de k près. Par exemple, en référence à la figure 2, les relations générales suivantes doivent être satisfaites pour la distance (hauteur du petit flanc de dent) entre l'anneau 21n et l'anneau précédent 21n-1 et la largeur de l'anneau 21n (REn-l + [21En-1 r 211n] + DIn) - (REnî + DE,~1) = kn.X/2 ,
(REnl + [21En1, 211n] + DIn) - (REn + DEn) =
ln.k/2
kn et 1n sont des entiers positifs quelconques qui peuvent être différents des entiers k1 à kN et lo à 1N relatifs aux autres anneaux.

Pour obtenir un réflecteur relativement plat, il suffit de choisir des nombres k1 à kN, a priori différents, déterminant les distances entre anneaux afin que les bords intérieurs 21I1 à 21IN soient sensiblement alignés le long de la droite Oy. A titre d'exemple, un réflecteur mince 15 ne comprenant qu'un réseau de diffraction à N+1=6 anneaux de diffraction 250 à 255 est montré à la figure 8.La différence de marche entre deux rayons du faisceau FT1 , FT2 diffractés par deux bords extérieurs de deux éléments annulaires, tels que 25n-l et 25nr est sensiblement égale à un multiple entier de la longueur d'onde moyenne k. Comparativement à la figure 2, lorsque les réflecteurs il et 15 sont issus d'une même surface concave PA, l'épaisseur hors-tout du réflecteur 15 est inférieure au quart de l'épaisseur du réflecteur 11 et est sensiblement égale à la hauteur k1X/2 de la première "dent-de-scie" constituée par l'anneau 250.La configuration en dent-de-scie quasi-rectiligne du profil du réflecteur 15, au lieu de la configuration en dent-de-scie courbe-concave du profil du réflecteur 11, non seulement réduit l'encombrement et le poids du réflecteur, et donc son coût de fabrication comme cela apparaîtra par la suite, mais également améliore l'esthétique du réflecteur.

Bien entendu, tout réflecteur mincie, quasiment plat, tel que celui 15 montré à la figure 8, peut comprendre en plus m-l réseaux de diffraction R2 à Rmf comme décrit ci-dessus en référence aux figures 4 à 7 et à leurs variantes.

Divers procédés de fabrication d'une antenne selon l'invention comprenant un réseau R1 ou m réseaux d'anneaux de diffraction R1 à Rm sont énoncés ci-après brièvement.

Selon la réalisation illustrée dans la partie droite de la figure 4, le premier réseau R1 constituant le réflecteur 11 selon la figure 2, est obtenu par découpage des anneaux 21o à 21N dans un premier réflecteur parabolique connu et les anneaux 220 à 22N du second réseau R2, ou plus généralement des autres réseaux R2 à Rmr sont découpés dans des réflecteurs identiques au premier réflecteur suivant les dimensions calculées.

La superposition des réseaux R2 à Rm est obtenue au moyen de jeux de cales diélectriques annulaires CD ayant une épaisseur sensiblement inférieure ou égale à k/(2.m) = /4 et ayant des largeurs respectivement égales ou inférieures aux anneaux des réseaux, comme montré à la figure 4. Le premier réseau R1 ou réflecteur 11 peut être supporté par une structure porteuse classique de montants, barres et analogues (non représentée) ou constitué par un socle diélectrique SD dont la face supérieure est convenablement configurée en dent-de-scie selon l'invention.

Les anneaux peuvent être réalisés sous la forme de couches métalliques annulaires imprimées ou déposées par tout procédé connu sur des couches diélectriques superposées et collées comme montré en
D1, D2, D3 et D4 sous les réseaux R1, R2, R3 et R4 =
Rm dans la moitié de droite de la figure 6, ou bien imprimées ou déposées sur un support diélectrique unique SDU usiné ou moulé en marches d'escalier, comme montré dans la moitié de droite de la figure 2 ou 8, ou dans la moitié de gauche de la figure 6 ; ou bien chaque anneau est réalisé sous forme de fils métalliques concentriques et séparés les uns des autres d'une distance faible par rapport à la longueur d'onde et solidaires ou intégrés dans un matériau diélectrique de préférence transparent ; ou bien encore les réseaux sont réalisés selon la technique de couches minces dites également multicouche.Le matériau diélectrique supportant les anneaux est de préférence léger et peut être partiellement ou totalement opaque tel que polystyrène, ou transparent tel que verre. Les contremarches, sensiblement d'épaisseur [(kn.k)/(2.m)]r au niveau des bords des anneaux, peuvent être revêtues d'une couche métallique, ou bien d'une couche absorbante anti-réflexion d'ondes électromagnétiques afin d'éviter toute réflexion parasite indésirable.

Selon d'autres variantes, le profil continu des réseaux de diffraction et du réflecteur en marche d'escalier suivant la coupe montrée notamment dans la partie de gauche de la figure 2 ou 4 ou 8 est obtenu par emboutissage d'une plaque métallique homogène ou perforée, ou bien en métal déployé, qui constitue à elle-seule à la fois le réflecteur et les réseaux de diffraction.

Quelle que soit la variante de fabrication, le réflecteur peut résulter de l'assemblage de deux, trois, quatre ou plus, secteurs sensiblement curvilignes identiques, suite à une division radiale régulière en vue de dessus du réflecteur montré à la figure 3, 5 ou 7, ou de "pétales" sensiblement curvilignes ayant des contours sensiblement rectangulaires et assemblées suivant des côtés parallèles aux axes Ox et Oy.

Bien qu'un réflecteur paraboloïdal de révolution, c'est-à-dire ayant des sections droites circulaires ou sensiblement elliptiques, perpendiculaires à l'axe Oz, ait été décrit ci-dessus à titre d'exemple, l'invention concerne également un réflecteur paraboloïdal, et plus généralement tout réflecteur qui comporte une surface réfléchissante concave offrant un axe de symétrie Oz dans un plan focal.

En variante, un réflecteur selon l'invention peut être constitué par une portion d'une telle surface réfléchissante de manière à constituer une antenne du type à source décentrée, dite également source offset. Dans ce cas, après avoir fabriqué un réflecteur selon l'invention, tel que décrit cidessus, par exemple selon la figure 1, 2, 4, 6 ou 8, ladite surface réfléchissante est découpée dans le réflecteur fabriqué suivant le contour du réflecteur offset à constituer dans lequel certains anneaux du ou de chaque réseau, notamment périphériques, ne sont que des secteurs annulaires.

Un réflecteur 1, 11, 12, 14, 15 selon l'invention est inclus dans une antenne de télécommunications afin de réfléchir des faisceaux de télécommunications émis par exemple par des satellites géostationnaires en des faisceaux focalisés vers le foyer FDo ou les foyers FD1 et FD2, où sont installées une ou plusieurs têtes de réception hyperfréquence, ou bien afin de réfléchir des faisceaux émis par des têtes d'émission hyperfréquence localisées au voisinage du foyer FD ou des foyers FD1 et FD2 en des faisceaux collimatés vers des récepteurs lointains. Plusieurs variantes d'antennes et plus particulièrement de montage de têtes hyperfréquence sont décrites ci-après, en supposant que l'antenne comporte un réflecteur 11 à deux foyers FD1 et FD2 tels que montré à la figure 2 (ou à la figure 8) et est une antenne de réception.

Les cônes d'ouverture d'angle fi de têtes de réception hyperfréquence 31 et 32 placées aux foyers
FD1 et FD2 contiennent l'ensemble du réflecteur.

Comme il est connu, ces têtes hyperfréquence sont sous la forme d'un boîtier contenant une source de gain donné alimentant un amplificateur suivi d'un convertisseur de fréquence qui convertit le signal modulé en fréquence dans la bande par exemple des 12
GHz (ondes centimétriques) en une première fréquence intermédiaire de l'ordre de 1 à 2 GHz. Ces têtes sont reliées par lignes de transmission, telles que guides d'ondes souples classiques (câbles coaxiaux) et câbles d'alimentation 311 et 322 à un terminal de traitement des signaux reçus. Dans le terminal, un commutateur de signaux hyperfréquence transpose à nouveau en fréquence en bande de base et sélectionne les signaux reçus avant de les appliquer par exemple à un récepteur de signaux de télévision.

Les têtes 31 et 32 sont fixées sur un support, tel que portique mince 4 en matériau léger, qui est solidaire de la structure porteuse (non représentée) du réflecteur 11 et placé devant le réflecteur. Le portique comprend essentiellement, comme montré à la figure 2, une poutre 41 disposée perpendiculairement à l'axe Oz et située dans le plan focal FD1 - Oz
FD2, ainsi que deux montants 42 sensiblement parallèles à l'axe Oz et reliant les extrémités de la poutre à des extrémités périphériques de la structure porteuse (non représentée) du réflecteur. La poutre et les montants peuvent être des tubes en alliage léger dans lesquels cheminent les câbles 311 et 312 en direction du terminal de réception.

La même antenne selon l'invention, c'est-à-dire le même réflecteur 11, ou le même ensemble de réseaux de diffraction R1 à Rm, accepte naturellement des positions des têtes de réception au voisinage des foyers FD1 et FD2 pour capter des faisceaux de satellites ayant des fréquences différentes et ayant des positions orbitales voisines, correspondants ainsi à des angles de visée a sensiblement égaux.

L'expérience a montré que le même réflecteur est utilisable pour capter des faisceaux provenant de satellites associés à des angles de visée qui diffèrent de plusieurs degrés de l'angle a, c'est-àdire ayant des directions de rayonnement qui sont très différentes des directions 0, FD1] et O, FD2].

En offset, par exemple un faisceau provenant de la gauche dans la figure 2, comme le faisceau FT1, mais associé à un angle d'incidence par rapport à l'axe Oz qui est encore plus grand que a, est capté avec un rendement acceptable lorsqu'une tête de réception est placée entre le foyer FD1 et l'axe Oz. Des mesures ont montré que les têtes de réception doivent être sensiblement centrées sur une ligne courbe focale LF symétrique par rapport à l'axe Oz, passant par les foyers FD1 et FD2, et ayant un rayon de courbure plus grand que la distance entre le centre du réflecteur et un foyer de diffraction FD1, FD2 ; toutefois, en pratique, la ligne focale LF peut être approximativement définie par un arc de cercle ayant pour centre le centre (sommet) O du réflecteur et un rayon de l'ordre de [O, FD1] à 2.[0, FD1. Dans ces conditions, la poutre 41 est de préférence sensiblement courbe suivant la ligne focale LF, comme montré à la figure 2.

D'une part, la poutre 41 supporte ainsi plusieurs premières têtes de réception, telles que des têtes 31 33 et 34, qui sont fixées au voisinage de l'un FD1 des foyers pour capter respectivement des faisceaux de satellites provenant de la droite de l'axe Oz. Par exemple à côté de la tête 41 assignée au satellite TDF 1 situé à 19 de la longitude ouest, sont disposées deux autres premières têtes 33 et 34 assignées au satellites OLYMPUS et TV SAT 2 situés à 190 de longitude ouest.

D'autre parut, la poutre 41 supporte également plusieurs secondes têtes de réception, telles que les têtes 35, 36 et 37, qui sont fixées à proximité des foyers FD1 et FD2 par rapport à l'axe Oz du réflecteur pour capter respectivement des faisceaux provenant de satellites ayant des directions orbitales, vues de l'antenne, qui diffèrent nettement de [O, FD2] et Or FD1. Par exemple, à proximité du foyer FD2 où est positionnée la tête 32 attribuée au satellite ASTRA 1 situé à 190 de longitude est sont positionnées une seconde tête 35 assignée à la réception du faisceau du satellite EUTELSAT 1 F1 situé à 16 de longitude est, et une autre seconde tête 36 assignée à la réception du faisceau du satellite KOPERNIKUS 1 situé à 23,50 de longitude est.Selon un autre exemple, une autre seconde tête de réception 37 est positionnée à proximité du foyer
FD1 pour capter le faisceau émis par le satellite
TELECOM 1A ayant une position orbitale de 80 de longitude ouest.

Ces diverses têtes de réception 31 à 37 sont reliées par câbles 311 à 317 cheminant à travers le portique 4 au commutateur de signaux hyperfréquence dans le terminal de traitement de signaux reçus associé à l'antenne. Ces têtes peuvent être de divers types connus et sont en conformité avec la polarisation rectiligne, circulaire ou elliptique des faisceaux hyperfréquence respectifs.

Bien entendu, chacune des têtes est adaptée à la fréquence porteuse des signaux émis par le satellite respectif. Dans la mesure où la bande des fréquences porteuses a une largeur de plusieurs gigahertz, la disposition des anneaux du réseau de diffraction R1 ou des réseaux de diffraction R1 à Rm contribue à compenser le déphasage entre des faisceaux ayant des directions sensiblement voisines mais ayant des fréquences différentes afin de les focaliser vers la même zone focale, bien que les distances A/(2.m) entre réseaux et les dimensions du réflecteur et des réseaux soient calculées pour une fréquence sensiblement moyenne dans la bande des fréquences porteuses des faisceaux de télécommunications, typiquement égale à 12 GHz.

Selon la première réalisation de support de tête illustrée à la figure 2, la poutre 41 comprend des moyens mécaniques pour régler manuellement les positions des têtes 31 à 37 afin de positionner de manière optimale les têtes et orienter convenablement les angles d'ouverture fi de chacune des têtes en fonction des dimensions du réflecteur 11 et ainsi capter le maximum de rayonnement. Les moyens de réglage consistent par exemple en une poutre 41 comportant une ou plusieurs glissières longitudinales 43 à la ligne focale LF, ou parallèle au plan xOy, dans lesquelles peuvent coulisser des coulisseaux 44 solidaires des montures des têtes.Sur le coulisseau correspondant, chaque tête est montée d'une parut, à rotation autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de symétrie Oz, de préférence parallèle à l'axe Ox, d'autre part à translation suivant son axe longitudinal et ainsi suivant une direction convergeant sensiblement vers le centre O du réflecteur, comme indiqué par des doubles flèches RO et TR pour la tête 32 dans la figure 2.A ces divers moyens de déplacement sont associés des moyens de verrouillage connus de manière à stabiliser la position de la tête le long de la poutre 41 et l'orientation de celle-ci dans un plan sensiblement parallèle au plan focal yOz. Dans ces conditions, chaque tête peut être positionnée efficacement à proximité de l'un des foyers FD1 et FD2 ou plus généralement à une position optimale d'émission/réception sensiblement le long de la ligne focale LF.

En variante, les moyens de réglage des positions des têtes peuvent être partiellement ou totalement motorisés, et de préférence télécommandés à travers des câbles fixés au portique 4. Cette motorisation des moyens de réglage est particulièrement appréciable lorsque l'antenne est fixée sur le toit d'un pavillon, par nature peu accessible. Dans ce cas, l'utilisateur de l'antenne règle les positions des têtes depuis le sol, et peut réduire le nombre de têtes portées par la poutre, moyennant des adaptations et sélections de fréquence.

Selon une seconde réalisation plus économique illustrée à la figure 1, bien que le réflecteur 1 soit toujours maintenu stationnaire suivant l'orientation précisée ci-dessus, l'antenne ne comprend qu'une unique tête hyperfréquence 3.

La tête 3 est fixée à l'extrémité supérieure d'un bras porteur 5 qui traverse un trou 2T, ménagé au centre de l'anneau, dit calotte, 20 ou 210 du réflecteur 1 ou îl pour la réalisation illustrée à la figure 1 ou 2 r ou un trou central aux premiers anneaux 210 à 2m0 des réseaux R1 à Rm pour une réalisation en accord avec la figure 4 ou 6.

L'extrémité inférieure du bras 5 sous le réflecteur est montée tournante autour d'un axe 51 qui est sensiblement parallèle à l'axe Ox et relié par des moyens de transmission mécanique, du type engrenage par exemple, à un petit moteur électrique 52 télécommandable depuis le sol. Le moteur 52 et l'axe 51 sont fixés à la structure porteuse du réflecteur.

La largeur du trou 2T est telle que le bras 5 puisse balayer un plan parallèle au et proche du plan focal yOz et par suite la tête 3 puisse cheminer sensiblement le long de la ligne focale LF de part et d'autre de l'axe de symétrie Oz jusqu'à un angle y de l'ordre de 40". La longueur du bras 5 est telle que le rayon entre la tête 3 et l'axe de rotation 51 soit plus grand que la distance O, FD1 = tO, FD2.

A cet égard, la tête 3 est de préférence montée à coulissement longitudinal à l'extrémité supérieure du bras de manière à cheminer plus précisément le long de la ligne focale prédéterminée LF.

Dans ces conditions, lorsque le moteur 52 est activé, par exemple pas à pas ou d'une manière automatique pour des positions de tête predéterminées, l'utilisateur commande la rotation du bras depuis le sol afin de positionner la tête à l'une des positions souhaitées pour capter le faisceau provenant de l'un des satellites.

Simultanément, le commutateur hyperfréquence dans le terminal de réception est calé sur la fréquence porteuse associée, après conversion de fréquence dans la tête.

En variante, l'extrémité inférieure du bras 5 peut être mobile à l'intérieur d'un cône à section droite circulaire ou elliptique, notamment en fonction du type de réflecteur utilisé. Dans ce cas, les moyens de déplacement 51-52 du bras sont équivalents à une articulation à cardan motorisée.

Selon cette seconde réalisation, la tête 5 est du type à multipolarisation du genre source à hélice.

Elle est reliée au terminal de réception par un guide d'onde classique à faibles pertes, ou par une fibre optique logée dans le bras 5.

De préférence, le trou 2T est revêtu d'une couche diélectrique, ou est fermé par une membrane diélectrique souple 2M traversée par le bras 5 afin d'éviter tout rayonnement réfléchi au centre de l'antenne susceptible de perturber défavorablement le faisceau à diffracter.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1 - Réflecteur d'antenne pour faisceaux de télécommunications (FT1, FT2) comprenant N+1 premiers éléments annulaires réfléchissants de diffraction (20 à 2Ni 210 à 21N) qui sont sensiblement tronconiques et concaves et présentent ensemble radialement un profil sensiblement en dent-de-scie, N étant un entier supérieur ou égal à 1.

2 - Réflecteur conforme à la revendication 1, dans lequel un petit flanc dans ledit profil en dentde-scie est délimité par un bord extérieur (2En, 21En) d'un premier élément (2nit 21n) et un bord intérieur (2In, 21In) du premier élément suivant (2,+lu 21n+l) en s'éloignant de la zone centrale (0) des éléments, la hauteur desdits petits flancs étant sensiblement constante.

3 - Réflecteur conforme à la revendication 1 dans lequel les premiers éléments annulaires (20 à 2Nr 210 à 21N) sont disposés sensiblement parallèles à une surface concave de révolution prédéterminée, de préférence telle que paraboloïde (PA), à des distances de ladite surface de révolution prédéterminée (PA), respectivement croissantes en direction de la périphérie (2N, 21N) du réflecteur.

4 - Réflecteur conforme à la revendication 3, dans lequel lesdites distances sont sensiblement égales à

n étant un indice compris entre 1 et N et désignant le rang des premiers éléments annulaires à compter d'un premier élément (20r 210) central au réflecteur, et kn.X/2 étant sensiblement une hauteur de dent du profil en dentde-scie entre les premiers éléments annulaires (2n-î r 21n-1 i 2n t 21n) de rangs n-l et n.

5 - Réflecteur conforme à la revendication 2 ou 3, dans lequel la hauteur d'une dent-de-scie est sensiblement égale à un multiple (kn) de la demilongueur d'onde moyenne (A/2) desdits faisceaux de télécommunications.

6 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le profil en dentde-scie (250 à 25N) est développé sensiblement le long d'une droite (Oy).

7 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les largeurs (WO à

WN) des premiers éléments de diffraction (20 à 2N, 210 à 21N) diminuent radialement du centre (0) vers la périphérie du réflecteur (1, 11).

8 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la différence de marche entre deux rayons issus d'un plan d'onde prédéterminé (POO, PO1), diffractés par les bords extérieurs (2En~l, 2En ; 21En~l, 21En) de deux des éléments annulaires et convergeant vers un point prédéterminé (FDo ; FD1) est sensiblement égale à zéro ou à un multiple de la longueur d'onde moyenne des faisceaux de télécommunications.

9 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les contours d'au moins une partie des premiers éléments de réseau (20 à 2Nr 210 à 21N) sont circulaires et concentriques.

10 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les contours d'au moins une partie des premiers éléments (21o à 21N) sont sensiblement elliptiques, les petits axes (Oy) des contours étant de préférence dans un plan focal (yOz) contenant des foyers (FD1, FD2) vers lesquels sont susceptibles de converger des faisceaux collimatés (FT1, FT2) diffractés par le réflecteur (11).

11 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'un des premiers éléments de diffraction est un premier élément central en forme de calotte (20, 210).

12 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant un ou plusieurs réseaux différents d'éléments annulaires de diffraction (R2 - Rm) superposés parallèlement devant lesdits premiers éléments (21o à 21N) constituant un premier des réseaux de diffraction (R1).

13 - Réflecteur conforme à la revendication 12, dans lequel les éléments annulaires des réseaux (R1 à

Rm) sont réunis en des groupes (21o - 2m0 à 21N 2mu), à raison d'un élément de chaque réseau par groupe, les marches formées par les éléments dudit groupe ayant des largeurs (won/) sensiblement égales.

14 - Réflecteur conforme à la revendication 12, dans lequel les éléments annulaires des réseaux (R1 à

Rm) sont réunis en des groupes (210 - 240 à 21N 24N), à raison d'un élément de chaque réseau par groupe, les éléments annulaires (21n, 22n, 23nit 24n = 2mn) de chaque groupe ayant soit des bords intérieurs (21In à 24In) superposés sensiblement sur le bord intérieur (21In) du premier élément (21n) dudit groupe, soit des bords extérieurs (21En à 24En) superposés sensiblement sur le bord extérieur (21En) du premier élément (21n) dudit groupe, et ayant des autres bords (21En à 24En ; 211n à 24In) formant des marches d'escalier.

15 - Antenne conforme à l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que la hauteur d'une contremarche entre deux éléments superposés dans un groupe est sensiblement égale à une constante prédéterminée, ladite constante étant de préférence sensiblement égale à (kn.A)/(2.m) où (knk) est un multiple de la longueur d'onde moyenne des faisceaux de télécommunications (FT1, FT2) et m désigne le nombre de réseaux de diffraction (R1 à Rm).

16 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 12 à 15, dans lequel les éléments annulaires des réseaux de diffraction (R1 à Rm) sont superposés au moyen de cales en matériau diélectrique (CD).

17 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel les éléments de diffraction (210 - 220 à 21N - 22N) sont imprimés, déposés ou fixés sur un matériau diélectrique (SD,

SDU) usiné ou moulé en marches d'escalier annulaires, ou sur des couches minces en un matériau diélectrique (D1 - Dm).

18 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel les éléments de diffraction (20 à 2N i 210 à 21N ; 210 - 240 à 21N - 24N) sont obtenus par découpage dans au moins un réflecteur (PA) concave de révolution de préférence paraboloïdal.

19 - Réflecteur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 15, constitué par une plaque métallique emboutie sensiblement en dent-de-scie ou en marches d'escalier.

20 - Antenne de télécommunications comprenant

un réflecteur (1 ; 11 ; 12 ; 14 ; 15) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 19 dont les éléments de diffraction sont issus de portions de surface sensiblement concave et sensiblement symétrique par rapport à un axe de symétrie (Oz) et définissent des premier et second foyers (FD1, FD2) symétriques par rapport audit axe de symétrie (Oz) vers lesquels sont susceptibles de converger des premier et second faisceaux de télécommunications (FT1, FT2) dirigés sensiblement parallèlement à des droites O,FD2, O,FD1 passant par le centre (0) de la surface symétrique et par les second et premier foyers respectivement, et

une tête hyperfréquence (3) positionnée en regard du réflecteur approximativement le long d'une ligne focale sensiblement courbe (LF) qui est centrée sur l'axe de symétrie (ou), a un rayon de courbure au moins sensiblement égal à la distance entre ledit centre (0) et chaque foyer (FD1, FD2), et passe par les premier et second foyers (FD1, FD2).

21 - Antenne conforme à la revendication 20, comprenant plusieurs têtes hyperfréquence (31 à 37) situées sensiblement à proximité de ladite ligne focale (LF).

22 - Antenne conforme à la revendication 21, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (5), de préférence motorisés, pour régler et fixer les positions et l'orientation des têtes (31 à 37).

23 - Antenne conforme à la revendication 20, comprenant des moyens (5, 51, 52), de préférence motorisés, pour déplacer la tête (3) sensiblement le long de ladite ligne focale (LF), lesdits moyens pour déplacer la tête comprenant de préférence un bras (5) traversant une région centrale (2T) du réflecteur et ayant une première extrémité supportant ladite tête (3), et une seconde extrémité montée au moins à rotation autour d'un axe (51) sensiblement perpendiculaire à un plan focal (yOz) contenant ladite ligne focale (LF).