FR2738954A1 - Antenne a balayage electronique perfectionnee - Google Patents

Abstract

Une antenne-réseau bi-dimensionnelle comprend N alignements parallèles et juxtaposés d'éléments d'antenne (B) reliés respectivement à des circuits électroniques d'émission/réception par des moyens de liaison hyperfréquence (LC, LR), à déphasages commandés par des moyens de commande de phase (SM). Les moyens de liaison hyperfréquence comprennent, d'une part, N lignes de transmission (LC) respectivement associées aux N alignements d'éléments d'antenne, chaque ligne de transmission ayant des sorties en des longueurs de propagation échelonnées par rapport à leur entrée, sorties qui sont reliées aux éléments d'antenne respectifs de l'alignement associé, et d'autre part, au moins une lentille électro-magnétique (LR) à P entrées (E) et N sorties (S), respectivement reliées aux N entrées des lignes de transmission. Les moyens de commande de phase comprennent, d'une part, des moyens de commutation (SM) pour sélectionner l'une au moins des P entrées de la lentille électromagnétique, et d'autre part, des moyens pour faire varier la fréquence des signaux appliqués à l'entrée sélectionnée.

Description

Antenne à balayage électronique perfectionnée L'invention concerne le

domaine technique des antennes à

balayage électronique.

Classiquement, le balayage électronique est obtenu à partir d'une antenne-réseau, dont chaque élément est muni d'un déphaseur commandé respectif (ou d'une ligne à longueur programmable). L'ajustement des déphasages permet de pointer le faisceau de l'antenne dans toute direction désirée, à l'intérieur d'un domaine angulaire bi-dimensionnel, défini par rapport à deux plans perpendiculaires, qui sont souvent

deux plans de symétrie de l'antenne.

Pour certaines applications (antennes à la fois émettrices et réceptrices), les déphaseurs doivent être réciproques; cela signifie que le déphasage est le même pour les signaux émis et pour les signaux reçus, qui transitent en sens inverse des

premiers dans le déphaseur.

Ces techniques sont éprouvées. Mais elles sont complexes et onéreuses, d'une manière qui croit vite avec la taille souhaitée pour l'antenne. Il en résulte que l'on ne peut utiliser le balayage électronique, dans des applications o

il serait pourtant intéressant.

A côté des déphaseurs classiques, d'autres moyens ont été envisagés, sans que, jusqu'à présent, ils aient pu donner des

résultats véritablement satisfaisants.

La présente invention vient améliorer la situation.

Le dispositif proposé est du type connu comprenant: - une antenne-réseau bi-dimensionnelle, décomposable en N alignements parallèles et juxtaposés d'éléments d'antenne,

- des moyens de liaison hyperfréquence, à déphasages comman-

dés, pour relier les éléments d'antenne à des circuits électroniques d'émission/réception, et - des moyens de commande de phase, propres à agir sur les

déphasages en vue de modifier le diagramme résultant de l'an-

tenne-réseau, en particulier en direction.

Selon une caractéristique de l'invention, ces moyens de liaison hyperfréquence comprennent:

- d'une part N lignes de transmission respectivement asso-

ciées aux N alignements d'éléments d'antenne, chaque ligne de

transmission ayant des sorties en des longueurs de propaga-

tion échelonnées par rapport à leur entrée, sorties qui sont reliées aux éléments d'antenne respectifs de l'alignement associé, - d'autre part au moins une lentille électromagnétique à P entrées et N sorties, respectivement reliées aux N entrées des lignes de transmission; En outre, les moyens de commande de phase comprennent: - d'une part des moyens de commutation pour sélectionner

l'une au moins des P entrées de la lentille électromagné-

tique, - d'autre part des moyens pour faire varier la fréquence des

signaux appliqués à l'entrée sélectionnée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après,

et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est le schéma de principe général d'un radar à balayage électronique; - la figure 2 illustre de façon plus détaillée l'implantation d'un déphaseur classique avec son circuit de commande; - la figure 3 illustre un exemple d'antenne-réseau propre à la mise en oeuvre de l'invention; - les figures 3A et 3B sont des diagrammes illustrant une loi de balayage obtenue en mode "fréquentiel"; - la figure 4 illustre une ligne de propagation de type "serpentine"; - les figures 5A et 5B illustrent des variantes d'une ligne de propagation de type "arborescent"; - les figures 6A et 6B illustrent, respectivement en vue du dessus et en perspective, une lentille électromagnétique dite de Rotman;

- les figures 7 et 7A illustrent un premier mode de réalisa-

tion de l'invention; et - la figure 8 illustre un second mode de réalisation de

l'invention.

Les dessins annexés sont, pour partie au moins, de caractère certain. En conséquence, ils font partie intégrante de la

description et pourront non seulement servir à mieux faire

comprendre celle-ci, mais aussi contribuer à la définition de

l'invention, le cas échéant.

Une antenne à balayage mécanique possède plusieurs inconvé-

nients, en particulier: temps de réponse variable et impor-

tant en cas de saut de direction, et difficultés d'ali-

mentation pour des fréquences élevées, de plusieurs dizaines

de Gigahertz.

Le balayage électronique peut s'effectuer selon une seule des directions gisement et azimut. L'autre direction est alors sujette à des déphasages zéro ou prédéterminés. En ce cas, il est fréquent que l'antenne-réseau soit décomposée en des N alignements parallèles et juxtaposés d'éléments d'antenne chacun (le nombre total d'éléments rayonnants nécessaire à l'application choisie pouvant varier d'un alignement à un autre). Un alignement d'éléments d'antenne est souvent appelé barrette. La solution classique consiste à associer à chaque élément d'antenne un déphaseur et son circuit de commande. Elle pose des problèmes topologiques que l'on sait assez bien résoudre

pour un balayage unidirectionnel (ou unidimensionnel).

D'autres solutions ont été envisagées dans ce cas, comme les

lentilles électromagnétiques, les matrices de Butler (casca-

des de coupleurs) qui se fondent sur la commutation du temps de propagation de l'onde pour assurer le déphasage, et ne

permettent qu'un balayage unidirectionnel.

Il existe plusieurs types de lentilles électromagnétiques, dont les lentilles de Rotman, les lentilles de Luneberg, les

lentilles dites "R2R", ou encore celles dites "RkR" ("Lens-

fed multiple beam array", D.M. ARCHER, Microwave Journal,

sept 1994, pp. 171-195; "Microwave scanning antennas", R.C.

HANSEN, vol.l, 1964, Academic Press, pp. 224-261; "Antenna Theory", R. COLLIN, F. ZUCKER, part 2, chap 18, Mc Graw Hill,

1969, pp. 126-150).

A encore été envisagé le balayage dit fréquentiel("Radar handbook", Skolnik, Mc Graw Hill, 2 édition, 1990, pages 20.10 à 20.11). Il part également du temps de propagation, qui est échelonné, mais sans commutation. Et c'est par variation de fréquence que l'on obtient dans ce cas le déphasage. Cette proposition ne permet également qu'un balayage unidirectionnel. Elle présente d'autres contraintes

techniques, qui en limitent l'usage.

Quant au balayage bidirectionnel, les solutions mises en pratique jusqu'à présent comportent des déphaseurs, même si

les problèmes précités de topologie y deviennent particuliè-

rement difficiles à résoudre. C'est ainsi qu'on a proposé la combinaison du balayage fréquentiel dans un sens, et du

balayage par déphaseurs dans l'autre ("Phased array anten-

nas", A. OLINER, G. KNITTEL, Artech House, 1972, pp. 198-

; "Aspects of modern radars", E. BROOKNER, Artech House,

/ 1988, chap. 2, pp 47-51 et 54-60).

Il est maintenant fait référence à la figure 1, aui décrit la

structure générale d'un dispositif radar auquel peut s'appli-

quer l'invention.

Une entrée I d'un duplexeur tel qu'un circulateur C reçoit la sortie d'un circuit d'émission T. La sortie O du circulateur va vers un circuit de réception R. L'entrée/sortie I/O du circulateur va vers les moyens de liaison à déphasage L, qui alimentent" de manière bidirectionnelle une antenne A, o l'on distingue deux axes Ox et Oy. Des informations sur la fréquence d'émission sont transmises depuis le circuit d'émission T vers le circuit de réception R. Le schéma de principe de la solution classique à déphaseur est donné sur la figure 2. La sortie de l'entrée/sortie I/O

du circulateur C est décomposée, par exemple par des cou-

pleurs à 3 db CHF, en une pluralité de lignes hyperfréquence LHF. Dans cette solution classique, chaque ligne est couplée à un élément de l'antenne A. La figure 2 fait apparaître un seul de ces éléments P (x, y), accompagné du déphaseur DPHI

(x,y), et de son circuit de commande CDPHI (x,y).

Il est rappelé que les connexions hyperfréquence sont plus délicates à réaliser que les connexions électriques en basse

fréquence.

L'examen de la figure 2 montre aue la réalisation d'un balayage bidimensionnel o chaque élément d'antenne est accompagné de deux autres éléments assez volumineux pose des problèmes délicats d'implantation et de connectique, au niveau de l'antenne réseau A.

C'est la raison pour laquelle, dans de nombreuses applica-

tions, le balayage électronique n'est réalisé que dans une

seule direction ou selon une seule dimension.

L'invention repose notamment sur l'observation qu'il est possible de séparer complètement les lois de phase que l'on

// désire, suivant les deux directions Ox et Oy.

L'antenne proposée est schématisée sur la figure 3. Dans un mode de réalisation, elle est constituée de barrettes verticales d'éléments d'antenne, juxtaposées selon une rangée horizontale. L'antenne illustrée est en outre divisée en quatre quadrants. Le quadrant supérieur gauche est constitué des demi-barrettes Bull à Bu16; le quadrant inférieur gauche, des demi-barrettes Bdll à Bdl6; le quadrant supérieur droit, par les demi-barrettes Burl à Bur6, et le quadrant inférieur

droit, par les demi-barrettes Bdrl à Bdr6.

On entend par demi-barrette une barrette équipant un quart de quadrant d'antenne. Par conséquent, dans la suite de la

description on assimilera une demi-barrette à une barrette.

Chaque barrette comporte ici six éléments d'antenne (en fait beaucoup plus), comme illustré par les six fentes qui sont représentées sur la barrette Bu16. Les fentes ont dans cet exemple des inclinaisons alternées; selon la longueur électrique 's' (Figure 4), il est également possible de

prévoir des fentes inclinées toutes dans le même sens.

La figure 3 fait encore apparaître que l'on va utiliser un balayage électronique par une lentille électromagnétique dans

le sens horizontal, et d'une manière "fréquentielle", c'est-

à-dire par variation de fréquence, dans le sens vertical.

Dans une application particulière, l'angle de dépointage en site va de 10 à +200. L'angle de dépointage en gisement va de -60 à +60 . Les caractéristiques souhaitées pour le faisceau émis par l'antenne sont une ouverture à mi-puissance

de 2 en gisement et de 4 en site.

Les figures 3A et 3B, qui se correspondent, montrent que le balayage vertical de -10 à +20 est obtenu par variation de

fréquence entre Fmin et Fmax.

Dans l'exemple de la demi-barrette Bu16, la figure 4 fait apparaître un répartiteur échelonné micro-onde Re, du type / serpentin, référencé 40. A partir d'une entrée e, de taille

À W ' 2738954

a, le serpentin se compose de méandres consécutifs tel qu'illustré, dont chaque partie supérieure est directement couplée à l'une des fentes telles que F1 formant un élément rayonnant de la demi-barrette Bu16. Un trajet s est parcouru par le rayonnement électromagnétique entre deux fentes consécutives, tandis que les centres de celles-ci sont espacés de d, pour une section a à l'entrée e du répartiteur Re. Les fentes sont d'inclinaisons alternées. Enfin, à son autre extrémité, le guide d'onde en serpentin est fermé par une charge absorbante 49, qui évite toute réflexion de

l'énergie hyperfréquence.

Les figures 5A et 5B illustrent deux autres variantes de réalisation, dans lesquelles les éléments rayonnants de la demi-barrette sont toujours constitués par des fentes, mais qui cette fois sont parallèles les unes aux autres. Ces fentes sont définies aux extrémités de guides d'onde formés

de la manière illustrée, et qui rejoignent une ligne d'ali-

mentation e (Figure 5A) ou el (Figure 5B). De telles structu-

res sont connues sous le nom de répartiteurs "ARBORESCENT",

ou encore "CORPORATE".

Sur la figure 5B, apparait une seconde entrée e2 qui permet d'exciter la ligne de transmission échelonnée en bénéficiant d'une loi d'échelonnement temporelle différente; si cette possibilité n'est pas utilisée, la seconde entrée e2 peut

être obturée de manière convenable.

Les exemples donnés aux figures 4, 5A et 5B illustrent trois manières d'obtenir une ligne de transmission échelonnée, présentant des sorties en des longueurs de propagation échelonnées par rapport a l'entrée, chaque sortie étant couplée à un élément rayonnant. Dans les trois modes de réalisation illustrés, ces sorties constituent en elles-mêmes

les fentes rayonnantes.

La technologie utilisée pour les réalisations des figures 4 et 5A à 5D est de type guide d'onde. Il est clair que ces schémas sont transposables sous forme de circuits imprimés:

lignes serpentines ou "corporate" en microruban ("micros-

trip"), en technologie tri-plaque ("stripline"), ou bien à substrat suspendu ("suspended stripline"), couplées à des éléments rayonnants de type dipôle, pavé ou encoche, par

exemple.

Le choix de la technologie dépend principalement des fréquen-

ces en jeu, avec les caractéristiques de pertes, tolérances de fabrication, coût, encombrement, poids qui en découlent,

ainsi que de la tenue en puissance, et de l'environnement.

La figure 6A fait apparaître une lentille de Rotman LR, qui est un moyen électromagnétique dont le fonctionnement est analogue à celui des lentilles en optique. Sur l'exemple illustré, la lentille de Rotman LR comporte 5 entrées El à E5 (figure 6A), ainsi que 8 sorties S1 à S8, qui sont chacune présumées être reliées par une ligne LC à des barrettes BE1 à BE8 comprenant chacune une pluralité d'éléments rayonnants

comme illustré sur les figures 4 et 5, les lignes LC présen-

tant des longueurs différentes.

Bien entendu, le nombre d'entrées et de sorties peut être différent de celui illustré. Ainsi, pour un faisceau de 2 sur une plage de balayage de +/- 60 (soit 120 ) conduit à environ 40 entrées (o 40 = 120 /3 ; 3 étant la valeur moyenne entre la largeur du faisceau dans l'axe (2 ) et celle du faisceau dépointé à 60 (4 = 2 /cos(60 ))). Le nombre de sorties est lié au nombre de barrettes à alimenter, lequel

dépend de la largeur du faisceau désirée.

La particularité de la lentille de Rotman est que chacune de ses entrées Ei, formant en quelque sorte un foyer, alimente les sorties S1 à S8 avec un jeu de temps de propagation

respectifs bien déterminés, qui varie d'une entrée à l'autre.

Ainsi, l'entrée El alimente avec un premier jeu les sorties S1 à S8, tandis que l'entrée E4, fait de même pour lesdites sorties, mais avec un quatrième jeu de temps de propagation respectifs différent. Il en est encore de même pour l'entrée

E8, encore une fois avec un huitième jeu de temps de propaga-

tion différent des précédents. En outre, du fait des proprié-

tés de focalisation du système, les variations de ces temps de propagation sont directement adéquates pour commander des éléments d'une antenne réseau, aux fins d'une commande en direction. Ainsi, par une commutation de l'énergie micro-onde appliquée à l'entrée, au moyen d'une matrice de commutation SM, on peut

choisir l'une des entrées El à E5 de la lentille électroma-

gnétique LR, et par conséquent choisir les lois de phase

respectives des différentes sorties S1 à S8, donc la direc-

tion de pointage de l'antenne.

Une particularité des lentilles électromagnétiques de Rotmnan est que les sauts de phase (ou de loi de phase) s'y font en principe par valeurs discrètes. Une autre particularité est qu'il est possible d'alimenter simultanément plusieurs

entrées Ei (i= 1 à 5).

Ainsi, la commande de phase réalisée à l'aide d'une lentille

de Rotman s'effectue par le moyen d'une matrice de commuta-

tion SM, capable de coupler à son entrée ESM l'une quelconque des entrées E1 à E5 de la lentille LR. En outre, plusieurs

entrées Ei (i=l à 5) peuvent être alimentées en même temps.

La structure générale d'une lentille de Rotman LR est

illustrée schématiquement sur la figure 6B.

Une telle lentille est essentiellement constituée de deux plaques parallèles conformées et espacées l'une de l'autre d'une distance inférieure à la demi-longueur d'onde de fonctionnement, tout en formant une boîte munie, sur une face latérale avant IF présentant une courbure prédéterminée, d'ouvertures (5 sur l'exemple illustré), ainsi qu'au niveau d'une face latérale arrière OF de passages autorisant

l'introduction de sondes coaxiales (une par sortie), lesquel-

i0 les sont respectivement reliées aux entrées des barrettes ou des éléments rayonnants lorsqu'il n'y a pas de barrette. La face latérale arrière OF présente une courbure en forme

"d'arc focal".

Chaque ouverture peut-être équipée d'un cornet d'entrée qui constitue une transition naturelle entre un milieu guide

d'onde et la lentille de rotman à plaques parallèles.

Bien entendu, on pourra utiliser des cornets guides d'onde en

sortie et des sondes coaxiales en entrée.

Dans une telle lentille (cf. R.J.MAILLOUX: "Phased array antenna handbook", Artech House, 1994; et LO, LEE: "Antenna handbook", Van Nostrand Reinhold, 1988) chaque faisceau ou signal d'entrée issu d'un cornet est sensiblement focalisé sur chacune des sondes coaxiales qui se trouvent réparties

sur l'arc focal de la face latérale arrière.

Ce qui précède est une description schématique de principe

des moyens de l'invention.

On en donnera maintenant deux exemples de réalisation plus détaillés. Ceux-ci font référence à une antenne à quatre quadrants, telle qu'illustrée sur les figures 3 ou 7. Chacun des quatre quadrants possède une matrice de commutation SMj (j=ur,ul,dr, dl), une lentille de Rotman LRj dont les entrées Eji sont couplées respectivement aux sorties de Smj, et, pour chaque sortie Sjk (k=1 à 8) de la lentille de Rotman Lrj, une ligne

de longueur échelonnée LLEjk alimentant une barrette Bjk.

C'est ainsi que, pour la partie supérieure droite, le montage comprend une matrice de commutation SMur, alimentant les entrées Euri d'une lentille de Rotman LRur dont les sorties sont à leur tour reliées à des liaisons échelonnées (non représentées ici), pour les demi- barrettes Burl à Bur8 (limitées à 8 dans l'exemple choisi, plusieurs dizaines de il barrettes étant utilisées en pratique). Il en est de même dans la partie supérieure gauche (suffixe "ul"), dans la partie inférieure droite (suffixe "dr") ainsi que dans la partie inférieure gauche (suffixe "dl"). Les éléments ne sont pas tous référencés, pour éviter d'alourdir inutilement le dessin. Des liaisons hyperfréquence partent des quatre matrices de commutation Smj, pour permettre de créer un signal somme E, ainsi qu'une différence AAZ en azimut (gisement) d'un côté, et de l'autre par exemple un signal de type AEL, c'est-à-dire

différence en élévation (site).

La figure 7A illustre d'une manière tridimensionnelle le

schéma, pour permettre de le mieux comprendre.

Sur la figure 7A, on a illustré seulement les demi-barrettes centrales Bull, Burl, Bdrl et Bdli, et les demi-barrettes extrêmes, Bur8, Bdr8, Bdl8, Bul8. Une lentille de Rotman Lrur possède différentes sorties reliées aux entrées des lignes échelonnées (ici de type serpentin comme illustré figure 4), des demi-barrettes Burl à Bur8. Une lentille de Rotman LRul

fait de même pour les demi-barrettes supérieures Bull à Bul8.

En partie basse, la lentille de Rotman LRdr alimente les entrées de guides serpentin des demi-barrettes Bdrl à Bdr8, et enfin une lentille de Rotman LRdl fait de même pour les demi-barrettes Bdll à Bdl8. Les entrées de ces quatre lentilles de Rotman sont alimentées à travers des matrices de commutation notées Smur, SMul, SMdr et SMdl, respectivement,

qui permettent le choix d'une entrée parmi NF, ou éventuelle-

ment le choix de plusieurs entrées (dans l'exemple NF=5, mais en réalité ce nombre est beaucoup plus important), rappel que ces NF entrées correspondent à NF directions de faisceau respectives. Enfin, une unité de formation de faisceaux BFN ("Beam Forming Network") permet d'obtenir par exemple les trois signaux somme, différence en azimut et différence en élévation, comme illustré par les abréviations classiques à

// cet effet.

Différents types d'interversions peuvent être réalisés dans la mise en oeuvre de l'invention. L'une de celles-ci est illustrée sur la figure 8, o les organes de formation de faisceaux, c'est-à-dire création du signal somme et du ou des signaux différence interviennent directement dans la liaison entre chaque lentille de Rotman et les lignes de transmission échelonnées. I1 y a dans ce cas autant de lentilles de Rotman qu'il y a de combinaisons désirées pour de tels signaux, en mode formation de faisceaux. Les matrices de commutation restent en amont

des lentilles de Rotman.

L'entrée de chaque demi-barrette est reliée à une sortie de chacune des lentilles de Rotman (3 seulement sur l'exemple illustré figure 8) par l'intermédiaire de coupleurs de type "Té magique". Pour simplifier le dessin, on a représenté ces liaisons seulement pour les demi-barrettes d'extrémité. De même, on n'a représenté sur cette figure 8 que 3 entrées et deux sorties équipée de Té magiques sur chaque lentille de Rotman, mais il est clair qu'il y a en réalité autant d'entrées qu'il y a de faisceaux de sortie, et autant de

sorties qu'il y a de demi-barrettes.

Quoique l'invention soit susceptible de différentes applica-

tions, elle convient particulièrement bien pour des applica-

tions de radars de surveillance à courte distance, en particulier par exemple pour un radar de surveillance d'aéroport, o l'on travaille à l'intérieur d'une seule période de répétition. Ces radars requièrent fréquemment un balayage bidirectionnel (ou "deux plans") de leurs faisceaux,

pour lesquels l'invention procure une mise en oeuvre particu-

lièrement élégante.

Le traitement de signal radar correspondant nécessite une

adaptation du signal à ce type de balayage, dont les paramè-

tres essentiels sont la bande instantanée du signal, pour le / traitement de signal proprement dit, qui est fonction de la résolution souhaitée, et peut être assez large, ainsi que

l'agilité pour pointer le faisceau.

En choisissant d'une manière adéquate la différence de longueur électrique entre les éléments d'une barrette (notée s sur la figure 4), on peut ainsi concilier les besoins suivants: - la direction de pointage d'un objet est obtenue par un choix de fréquences, en site, et par le choix d'un accès sur chaque lentille de Rotman (plot gisement); - dans la direction de l'objet observé, la variation de pointage du faisceau radar dans la bande instantanée ne dépasse pas la demi-ouverture à mi- puissance du faisceau; cette variation entraîne en outre une fluctuation réduite d'amplitude sur l'objet dans la direction recherchée. En effet, pour le balayage fréquentiel, il est souhaitable que la variation de la direction de pointage due à la forme d'onde d'émission ne dépasse pas la moitié de l'ouverture

angulaire du faisceau d'antenne.

Il est possible d'éviter des problèmes avec d'éventuelles émissions tierces, en procédant comme indiqué ci-après: - en mode bande large, il n'est pas possible d'affecter plusieurs sous-bandes à la même direction de pointage, mais on peut par contre programmer des figures aléatoires de balayage (en site) se traduisant par des sauts aléatoires en fréquence;

- en mode bande étroite, il est possible de faire correspon-

dre la même direction de pointage (en site) à plusieurs sous-

bandes espacées régulièrement; on peut alors procéder à l'excursion de fréquence sur un canal choisi parmi plusieurs

visant le même point.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. On peut notamment envisager un balayage sur un tour complet (360 ) en gisement ou azimut, accompagné par un balayage fréquentiel en site. Cela peut être obtenu à l'aide d'une antenne réseau cylindrique ou tronconique. les barrettes du réseau peuvent être verticales dans le cas d'un réseau cylindrique, ou bien inclinées dans le cas d'un réseau tronconique, et en tous cas arrangées sur un cercle, le long

duquel s'effectue le balayage fréquentiel.

La commutation de faisceaux sur 360 peut être effectuée par une lentille de Luneberg (Publications précitées "Microwave scanning antennas" et "Antenna Theory"). De cette manière, il n'apparaît pas de modifications de l'ouverture du faisceau à

mi-puissance en fonction du dépointage en gisement.

Il est également possible d'effectuer un balayage sur un secteur limité en gisement, ainsi qu'un balayage fréquentiel en site. Ceci peut être réalisé en prévoyant des barrettes

verticales ou inclinées disposées sur une portion de cercle.

La commutation de faisceaux peut également s'effectuer par des lentilles R2R ou RkR (Publications "Lens-fed multiple beam array", "Microwave scanning antennas", et "Antenna Theory"). Là encore, il n'y a pas de modifications de l'ouverture du faisceau à mi-puissance avec le dépointage en azimut (gisement), car le réseau rayonnant apparaît sous un aspect identique, quelle que soit la direction suivant

laquelle on l'examine, contrairement à un réseau plan.

L'invention permet de réaliser des antennes à grand nombre d'éléments, travaillant à haute fréquence (plusieurs dizaines de Ghz), en évitant les problèmes de coût, de complexité et d'implantation délicate, aussi bien sur les plans de la connectique que de la mécanique et de la thermique, que

présentaient les solutions antérieurement connues.

Bien entendu, l'antenne décrite ci-dessus est traitée avec des barrettes verticales, implantées selon une rangée

horizontale. Il est naturellement possible de faire l'inver-

se. Egalement, il n'est pas nécessaire que toutes les barrettes aient le même nombre d'éléments rayonnants, ni que les éléments rayonnants de chaque barrette soient disposés

d'une manière parfaitement régulière.

Y'

Claims (11)

Revendications

1. Dispositif d'antenne hyperfréquence à balayage électro-

nique, du type comprenant: - une antenne-réseau bi-dimensionnelle, décomposable en N alignements parallèles et juxtaposés d'éléments d'antenne,

- des moyens de liaison hyperfréquence, à déphasages comman-

dés, pour relier les éléments d'antenne à des circuits électroniques d'émission/réception, et - des moyens de commande de phase, propres à agir sur les

déphasages en vue de modifier le diagramme résultant de l'an-

tenne-réseau, en particulier en direction, caractérisé en ce que ces moyens de liaison hyperfréquence

comprennent d'une part N lignes de transmission respective-

ment associées aux N alignements d'éléments d'antenne, chaque ligne de transmission ayant des sorties en des longueurs de propagation échelonnées par rapport à leur entrée, sorties qui sont reliées aux éléments d'antenne respectifs de l'alignement associé, d'autre part au moins une lentille électromagnétique à P entrées et N sorties, respectivement reliées aux N entrées des lignes de transmission, et en ce que les moyens de commande de phase comprennent d'une part des moyens de commutation pour sélectionner l'une au moins des P entrées de la lentille électromagnétique, d'autre part des moyens pour faire varier la fréquence des

signaux appliqués à l'entrée sélectionnée.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes de transmission de longueur échelonnée sont du

type dit "serpentin".

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes de transmission de longueur échelonnée sont du

type dit "arborescent".

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que les lignes de transmission sont placées

// au niveau de chaque alignement d'éléments d'antenne.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que les lignes de transmission sont

réalisées par des guides d'ondes.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que les lignes de transmission sont

réalisées en technologie imprimée.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que les éléments d'antenne sont du type à

fente ou ouverture rayonnante.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que les éléments d'antenne sont du type

dipôle, pavé ou encoche, réalisés en technologie imprimée.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que l'antenne-réseau est en outre décompo-

sable en deux demi-antennes, alimentées par des lentilles

électromagnétiques séparées.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'antenneréseau est décomposable en quatre quadrants, alimentés par quatre lentilles électromagnétiques séparées,

associées à quatre matrices de commutation respectives.

11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que la ou les lentilles élec mgnétiques

sont des lentilles dites de Rotman.