FR2818812A1 - METHOD FOR MEASURING AND COMPENSATING FOR THE DEFORMATION OF THE RADIANT SURFACE OF AN ANTENNA AND ANTENNA COMPRISING MEANS EMPLOYING SUCH A METHOD - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de détermination de l'erreur du diagramme de rayonnement d'une antenne à balayage électronique, l'erreur étant due à la déformation mécanique de la surface rayonnante de l'antenne, et la détermination, en vue de la correction de cette erreur, étant effectuée à partir de mesures de la déformation mécanique de la surface rayonnante. Le procédé compense la déformation mesurée en calculant et appliquant une correction d'écart de phase sur les déphaseurs.La présente invention concerne également une antenne comportant des moyens mettant en oeuvre un tel procédé.La déformation mécanique est estimée par des mesures optiques.Le nombre de points de mesure est inférieur au nombre d'éléments rayonnants de l'antenne.La correction de l'erreur est effectuée pendant le fonctionnement de l'antenne.L'invention s'applique notamment pour des antennes à balayage électronique à coût et masse réduits.The present invention relates to a method for determining the error of the radiation pattern of an electronically scanned antenna, the error being due to the mechanical deformation of the radiating surface of the antenna, and the determination, with a view to the correction of this error, being carried out from measurements of the mechanical deformation of the radiating surface. The method compensates for the deformation measured by calculating and applying a phase difference correction to the phase shifters. The present invention also relates to an antenna comprising means implementing such a method. The mechanical deformation is estimated by optical measurements. of measurement points is less than the number of radiating elements of the antenna The error correction is carried out during operation of the antenna The invention applies in particular to cost and mass electronic scanning antennas reduced.
Description
La présente invention concerne le domaine des antennes à réseau à balayageThe present invention relates to the field of scanning array antennas
électronique; et plus particulièrement un procédé de détermination de l'erreur du diagramme de rayonnement due à la déformation de la face rayonnante d'une antenne à réseau et de compensation de cette erreur. On va d'abord décrire brièvement le fonctionnement d'une telle antenne. Elle est constituée d'une pluralité d'éléments rayonnants, de type dipôle par exemple, généralement disposés aux noeuds d'un maillage plan régulier (rectangulaire, triangulaire, ou plus généralement bi-périodique). A chacun de ces éléments rayonnants est associé un dispositif déphaseur à commande électronique. Pour orienter le faisceau radioélectrique dans une direction de pointage donnée, les signaux émis ou reçus par les différents éléments rayonnants sont déphasés entre eux de telle sorte que les contributions au rayonnement de l'antenne des divers éléments rayonnants s'ajoutent en phase dans la direction choisie. La valeur de consigne de la commande de chaque déphaseur est élaborée par un calculateur appelé pointeur. La commande électronique du pointage de l'antenne permet une mise en oeuvre de multiples fonctions radar sur une même antenne, par electronic; and more particularly a method of determining the error of the radiation diagram due to the deformation of the radiating face of a network antenna and of compensating for this error. We will first briefly describe the operation of such an antenna. It consists of a plurality of radiating elements, of the dipole type for example, generally arranged at the nodes of a regular plane mesh (rectangular, triangular, or more generally bi-periodic). Each of these radiating elements is associated with an electronically controlled phase shifting device. To orient the radio beam in a given pointing direction, the signals transmitted or received by the different radiating elements are out of phase with each other so that the contributions to the radiation of the antenna of the various radiating elements are added in phase in the direction chosen. The command setpoint value for each phase shifter is produced by a computer called a pointer. Electronic antenna pointing control allows multiple radar functions to be implemented on the same antenna, by
exemple une veille, des poursuites et une conduite de tir. example watch, pursuit and fire control.
L'antenne à réseau se présente sous la forme d'une dalle comportant une surface rayonnante et une épaisseur correspondant à l'empilement d'un élément rayonnant, d'un déphaseur, d'une distribution The array antenna is in the form of a slab having a radiating surface and a thickness corresponding to the stack of a radiating element, a phase shifter, a distribution
hyperfréquence et dans certains cas d'un générateur hyperfréquence. microwave and in some cases a microwave generator.
L'épaisseur est par exemple de quelques dizaines de centimètres. The thickness is for example a few tens of centimeters.
Dans une antenne à réseau, la qualité du diagramme de rayonnement et la précision de pointage du faisceau radioélectrique In a network antenna, the quality of the radiation pattern and the pointing accuracy of the radio beam
dépendent pour une part importante de la maîtrise du plan d'onde électrique. largely depend on the control of the electric wave plane.
Pour respecter les exigences de précision de pointage et de qualité du diagramme, la méthode utilisée actuellement consiste à définir une structure mécanique, supportant les éléments rayonnants, dont l'état de planéité permet d'obtenir la qualité du plan d'onde électrique. Pour cela, on définit des tolérances de fabrication très serrées pour la structure mécanique et les éléments rayonnants et on conçoit une structure mécanique dont la rigidité est très élevée. Cette rigidité permet d'éviter que les déformations mécaniques induites par les conditions de fonctionnement et d'environnement, notamment le mouvement de rotation de l'antenne et le To meet the requirements of pointing accuracy and quality of the diagram, the method currently used consists in defining a mechanical structure, supporting the radiating elements, whose flatness state makes it possible to obtain the quality of the electric wave plane. For this, we define very tight manufacturing tolerances for the mechanical structure and the radiating elements and we design a mechanical structure whose rigidity is very high. This rigidity makes it possible to prevent the mechanical deformations induced by the operating and environmental conditions, in particular the rotational movement of the antenna and the
vent, ne dégradent la planéité de la surface d'émission. wind, do not degrade the flatness of the emission surface.
Les inconvénients principaux de la méthode ci-dessus pour assurer la qualité de la surface d'émission de l'antenne à réseau sont de conduire à un matériel dont la masse et le coût sont élevés. Une antenne à réseau est généralement 5 à 10 fois plus lourde qu'une antenne radar passive. La satisfaction des exigences de rigidité entraîne la conception de structures lourdes, qui pénalisent la mobilité et l'implantation du matériel. Le déplacement d'un tel matériel peut être impossible par transport aérien et nécessite un véhicule routier de forte capacité. Les moyens d'installation sont importants, avec par exemple une grue, et la structure d'accueil est sophistiquée. L'installation sur un navire peut notamment être impossible. La mobilité réduite, I'importance des temps et des moyens d'installation d'un système mobile comportant une antenne à réseau actuelle limitent The main drawbacks of the above method for ensuring the quality of the transmission surface of the array antenna are that it leads to equipment whose mass and cost are high. A network antenna is generally 5 to 10 times heavier than a passive radar antenna. Satisfying the rigidity requirements leads to the design of heavy structures, which penalize the mobility and installation of the equipment. Moving such equipment may be impossible by air transport and requires a high capacity road vehicle. The installation means are important, for example with a crane, and the reception structure is sophisticated. Installation on a ship may in particular be impossible. Reduced mobility, the importance of time and means of installation of a mobile system comprising an antenna with current network limit
notablement la tactique.notably the tactics.
Un but de l'invention est notamment de permettre la réalisation d'une antenne à réseau à balayage électronique dont la mobilité, l'implantation et la tactique sont améliorées. A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de détermination de l'erreur du diagramme de rayonnement d'une antenne à balayage électronique comportant un réseau de N éléments rayonnants, I'erreur étant due à la déformation mécanique de la surface rayonnante de l'antenne, tel que la détermination est effectuée à partir de mesures de la déformation mécanique de n points de ladite surface en vue An object of the invention is in particular to allow the production of an antenna with an electronic scanning array, the mobility, implantation and tactics of which are improved. To this end, the invention relates to a method for determining the error of the radiation diagram of an electronic scanning antenna comprising an array of N radiating elements, the error being due to the mechanical deformation of the radiating surface. of the antenna, such as the determination is carried out from measurements of the mechanical deformation of n points of said surface in view
de la correction de cette erreur.correcting this error.
L'invention a notamment pour avantage qu'elle permet une réalisation d'antenne à balayage électronique dont la structure est allégée et simplifiée sans porter atteinte à la qualité de son diagramme de rayonnement. Elle permet de réaliser une antenne à faible coût et dont le The invention particularly has the advantage that it allows an embodiment of electronic scanning antenna whose structure is lightened and simplified without affecting the quality of its radiation pattern. It makes it possible to produce an antenna at low cost and whose
déplacement est facilité.moving is facilitated.
De préférence, le procédé utilise des mesures optiques des Preferably, the method uses optical measurements of the
déformations du plan de l'antenne.deformations of the antenna plane.
De préférence, le procédé selon l'invention est mis en ceuvre à Preferably, the method according to the invention is implemented in
l'aide de sources lumineuses et de capteurs optiques fixés sur l'antenne elle- using light sources and optical sensors fixed on the antenna itself
même. Il ne fait appel à aucun dispositif ou système de mesure d'erreur extérieur à l'antenne et permet de conserver l'autonomie totale de l'antenne, even. It does not use any device or system for measuring error outside the antenna and allows the total autonomy of the antenna to be preserved,
notamment pour une antenne mobile.especially for a mobile antenna.
L'invention permet de compenser des déformations mécaniques du plan mécanique de l'antenne induites par les conditions de fonctionnement et d'environnement. L'invention permet de conserver une même qualité de diagramme de rayonnement avec une antenne dont les déformations sont dix à cent fois plus élevées que les déformations tolérées sans mise en oeuvre de l'invention. L'invention permet de réduire The invention makes it possible to compensate for mechanical deformations of the mechanical plane of the antenna induced by the operating and environmental conditions. The invention makes it possible to maintain the same quality of radiation pattern with an antenna whose deformations are ten to one hundred times greater than the tolerated deformations without implementing the invention. The invention makes it possible to reduce
notablement les contraintes de rigidité. notably the rigidity constraints.
L'invention permet de compenser un défaut permanent de la surface rayonnante de l'antenne, elle présente l'avantage d'augmenter les The invention makes it possible to compensate for a permanent defect in the radiating surface of the antenna, it has the advantage of increasing the
tolérances mécaniques de fabrication de la surface de l'antenne. mechanical manufacturing tolerances of the antenna surface.
L'invention concerne également une antenne à balayage The invention also relates to a scanning antenna.
électronique comportant des moyens mettant en oeuvre le procédé. electronics comprising means implementing the method.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront Other characteristics and advantages of the invention will appear
à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui with the aid of the description which follows made with reference to the appended drawings which
représentent: - la figure 1, un exemple de réalisation d'une antenne permettant la mise en ceuvre du procédé; - la figure 2, un exemple de réalisation d'une barrette de fibres optiques selon l'invention; - la figure 3, une variante de réalisation de mesure de déplacement selon l'invention; - la figure 4, un capteur pour la variante de réalisation de represent: - Figure 1, an exemplary embodiment of an antenna for implementing the method; - Figure 2, an embodiment of an optical fiber strip according to the invention; - Figure 3, an alternative embodiment of displacement measurement according to the invention; - Figure 4, a sensor for the alternative embodiment of
mesure.measured.
La figure 1 illustre de façon schématique un exemple de réalisation d'une antenne à balayage électronique à réseau avec un dispositif de mesure de la déformation de la surface rayonnante. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la mesure de déformation est une mesure de type optique. Une source lumineuse comporte par exemple un laser ou une diode FIG. 1 schematically illustrates an exemplary embodiment of an array electronic scanning antenna with a device for measuring the deformation of the radiating surface. In the embodiment of FIG. 1, the deformation measurement is an optical type measurement. A light source includes for example a laser or a diode
électroluminescente placé en arrière de la surface rayonnante 2 de l'antenne. electroluminescent placed behind the radiating surface 2 of the antenna.
Dans cet exemple, la surface rayonnante de l'antenne est sensiblement plane, elle matérialise, à des défauts près, un plan de référence pour l'émission radar. Un hologramme volumique 1 est placé en un point de la surface rayonnante 2 considéré comme un point de référence de la surface In this example, the radiating surface of the antenna is substantially planar, it materializes, apart from defects, a reference plane for the radar transmission. A volume hologram 1 is placed at a point on the radiating surface 2 considered as a reference point on the surface
rayonnante 2 de l'antenne.radiating 2 from the antenna.
La source lumineuse associée à un hologramme permet l'émission, à partir du point de référence de la surface 2, d'un faisceau lumineux 3 dans un plan sensiblement parallèle au plan de référence de la surface rayonnante. Des barrettes de fibres optiques 4, 5 sont fixées sur la surface rayonnante. L'antenne comporte n barrettes de fibres optiques. Le plan de réception d'une barrette 4 est sensiblement perpendiculaire à la surface rayonnante d'une part et sensiblement perpendiculaire au faisceau The light source associated with a hologram allows the emission, from the reference point of the surface 2, of a light beam 3 in a plane substantially parallel to the reference plane of the radiating surface. Bars of optical fibers 4, 5 are fixed on the radiating surface. The antenna has n fiber optic bars. The receiving plane of a strip 4 is substantially perpendicular to the radiating surface on the one hand and substantially perpendicular to the beam
lumineux 3 qui est reçu par la barrette d'autre part. luminous 3 which is received by the bar on the other hand.
L'hologramme est construit par exemple par irradiation ultraviolette ou de faible longueur d'onde. L'hologramme permet de focaliser la lumière de la source lumineuse sur chacune des n barrettes en formant par exemple n faisceaux. Le faisceau lumineux 3 est anamorphosé. Le The hologram is constructed for example by ultraviolet or short wavelength irradiation. The hologram allows the light from the light source to be focused on each of the n bars, for example by forming n beams. The light beam 3 is anamorphic. The
faisceau émis par la source devient elliptique en traversant l'hologramme. beam emitted by the source becomes elliptical when passing through the hologram.
L'hologramme volumique présente les avantages d'un faible encombrement The volume hologram has the advantages of a small footprint
et d'une réalisation aisée.and an easy realization.
La figure 2 illustre le plan de réception d'un exemple de barrette de fibres optiques selon l'invention. Chaque barrette de fibres est un faisceau de fibres optiques présentant une extrémité plane et rigide. Le reste du faisceau est de préférence souple. Le plan de réception comporte des sections 6 de fibres optiques de petit diamètre, par exemple d'environ 250 micromètres. Chaque coeur de fibre en silice 7 comporte de préférence un FIG. 2 illustrates the reception plan of an example of an optical fiber array according to the invention. Each fiber strip is a bundle of optical fibers having a flat and rigid end. The rest of the bundle is preferably flexible. The reception plan comprises sections 6 of optical fibers of small diameter, for example around 250 micrometers. Each silica fiber core 7 preferably comprises a
revêtement 8 polymère transparent au rayonnement électronique du radar. 8 polymer coating transparent to electronic radar radiation.
La fibre optique présente l'avantage d'être immune au rayonnement radar. Optical fiber has the advantage of being immune to radar radiation.
Le faisceau des fibres optiques 6 se prolonge en arrière du plan de la figure 2. Dans l'exemple illustré par la figure 2, les fibres optiques sont réparties en trois couches superposées dans le plan de réception. Une couche inférieure 9 présente des sections de fibres juxtaposées dont les centres des coeurs sont alignés le long d'un segment de droite 12. La couche intermédiaire 10 présente des sections juxtaposées dont les centres des coeurs sont alignés selon un second segment de droite 13 parallèle au premier. Une couche supérieure 11 est parallèle aux deux couches déjà décrites 9, 10. Les centres 14, 15, 16 de la première fibre de chacune des trois couches sont décalés dans la direction commune aux premier et second segments de droite 12, 13 correspondant à celle d'un axe 17 des abscisses des centres de fibres. L'intercentre, ou diamètre de fibre, est l'écart entre les centres de deux fibres juxtaposées d'une même couche. L'espacement entre les centres 14, 15 de deux fibres juxtaposées de deux couches décalées est inférieur à l'intercentre. Dans l'exemple de la figure 2, l'abscisse du centre 15, 16 de la première fibre d'une couche 10, 11 est supérieure d'un tiers d'intercentre à l'abscisse du centre de la première fibre 14, 15 de la couche immédiatement The bundle of optical fibers 6 extends behind the plane of FIG. 2. In the example illustrated by FIG. 2, the optical fibers are distributed in three superposed layers in the reception plane. A lower layer 9 has sections of juxtaposed fibers whose centers of hearts are aligned along a line segment 12. The intermediate layer 10 has juxtaposed sections whose centers of hearts are aligned along a second straight line segment 13 at first. An upper layer 11 is parallel to the two layers already described 9, 10. The centers 14, 15, 16 of the first fiber of each of the three layers are offset in the direction common to the first and second straight segments 12, 13 corresponding to that an axis 17 of the abscissa of the fiber centers. The intercentre, or fiber diameter, is the distance between the centers of two fibers juxtaposed with the same layer. The spacing between the centers 14, 15 of two fibers juxtaposed with two offset layers is less than the intercentre. In the example of FIG. 2, the abscissa of the center 15, 16 of the first fiber of a layer 10, 11 is one third of the intercenter greater than the abscissa of the center of the first fiber 14, 15 of the diaper immediately
inférieure 9, 10.lower 9, 10.
Chaque fibre optique d'une barrette est reliée à un récepteur CCD. Each optical fiber in a strip is connected to a CCD receiver.
Les récepteurs CCD sont installés directement sur la barrette de fibres associée ou sont reportés à l'intérieur de l'antenne. Le mode de réalisation avec report à l'intérieur de l'antenne, en arrière des éléments rayonnants, par une longueur adaptée du faisceau de fibres optiques de la barrette présente l'avantage d'éviter une perturbation du champ hyperfréquence émis par CCD receivers are installed directly on the associated fiber bar or are carried inside the antenna. The embodiment with transfer inside the antenna, behind the radiating elements, by an adapted length of the optical fiber bundle of the strip has the advantage of avoiding disturbance of the microwave field emitted by
l'antenne par les semi-conducteurs CCD. the antenna by CCD semiconductors.
Un groupe CCD regroupant les récepteurs CCD associés à une barrette de fibres permet d'identifier la ou les fibres optiques éclairées par le faisceau lumineux 3 sur le plan de réception de la barrette de fibres. Chaque groupe CCD fournit une mesure du déplacement du faisceau lumineux sur la barrette de fibres associée, le déplacement est mesuré selon l'axe des abscisses. La résolution de la mesure dépend de l'espacement discret des fibres le long de cet axe, du diamètre du coeur des fibres et de la largeur du faisceau d'éclairement selon cet axe. La mesure d'une barrette comportant une seule couche de fibres juxtaposées présente une meilleure résolution lorsque le revêtement des fibres est supprimé. Dans l'exemple de la figure 2, les différentes couches de fibres superposées et décalées permettent d'obtenir une bonne résolution tout en conservant le revêtement de chacune A CCD group grouping the CCD receivers associated with a fiber strip makes it possible to identify the optical fiber or fibers illuminated by the light beam 3 on the receiving plane of the fiber strip. Each CCD group provides a measurement of the displacement of the light beam on the associated strip of fibers, the displacement is measured along the abscissa axis. The resolution of the measurement depends on the discrete spacing of the fibers along this axis, the diameter of the core of the fibers and the width of the illumination beam along this axis. The measurement of a strip comprising a single layer of juxtaposed fibers has better resolution when the coating of the fibers is removed. In the example in FIG. 2, the different layers of superimposed and offset fibers allow good resolution to be obtained while retaining the coating of each.
des fibres. La barrette selon la figure 2 est robuste et peu coûteuse. fibers. The bar according to Figure 2 is robust and inexpensive.
Chaque groupe CCD mesure un déplacement dans une direction Each CCD group measures a displacement in one direction
sensiblement perpendiculaire au plan d'émission du faisceau lumineux 3. substantially perpendicular to the emission plane of the light beam 3.
Chaque groupe CCD fournit une mesure du déplacement du point de fixation Each CCD group provides a measurement of the displacement of the fixing point
à la surface rayonnante de la barrette de fibres optiques qui lui est associée. to the radiating surface of the optical fiber strip associated therewith.
Chaque déplacement est mesuré par rapport au point de référence de la surface rayonnante. Le dispositif décrit ci-dessus permet de mesurer le déplacement relatif de n points de la surface rayonnante de l'antenne par rapport au point de référence et dans la direction sensiblement Each movement is measured relative to the reference point of the radiating surface. The device described above makes it possible to measure the relative displacement of n points of the radiating surface of the antenna with respect to the reference point and in the direction substantially
perpendiculaire au plan de référence de la surface rayonnante. perpendicular to the reference plane of the radiating surface.
L'ensemble des n groupes CCD est relié par une interface à une carte de calcul. A partir du nombre n de points de la surface rayonnante dont le déplacement est mesuré, la carte de calcul élabore une estimation du déplacement réel de chacun des N nombreux éléments rayonnants de la surface rayonnante de l'antenne. Par exemple pour une antenne présentant quelques centaines à quelques milliers d'éléments rayonnants, le nombre n de points de mesure de déplacement est avantageusement compris entre All of the n CCD groups are connected by an interface to a calculation card. From the number n of points on the radiating surface whose displacement is measured, the calculation card makes an estimate of the actual displacement of each of the N numerous radiating elements of the radiating surface of the antenna. For example, for an antenna having a few hundred to a few thousand radiating elements, the number n of displacement measurement points is advantageously between
une et quelques dizaines.one and a few dozen.
Dans un exemple d'une antenne plane montée en extérieur, la carte de calcul élabore une forme approchée de la déformation réelle de la surface rayonnante par une combinaison linéaire de six formes élémentaires de déformation correspondant dans cet exemple aux trois premiers modes propres de déformation de l'antenne plane et aux trois formes extrêmes de déformations dues au vent. Pour une combinaison de six formes élémentaires, le nombre des points de la surface dont le déplacement est mesuré est entre 10 et 20 et de préférence entre 12 et 18, et ces points sont placés dans des zones caractéristiques de chaque forme. Certains points peuvent être associés à plusieurs formes élémentaires lorsque la méthode d'identification permet de discriminer leur participation à chacune d'entre elles. Dans le procédé de l'invention, la position de chaque point de mesure et leur nombre est préalablement calculé. A chaque couple d'un point de mesure et d'une forme élémentaire est associé un coefficient qui caractérise la part du déplacement du point de mesure par rapport au déplacement maximal vu par la surface dans cette forme élémentaire. Les points de mesure retenus permettent l'identification de la contribution de chaque forme élémentaire lorsque les coefficients définis sont assimilables aux coefficients In an example of a planar antenna mounted outside, the calculation card develops an approximate form of the real deformation of the radiating surface by a linear combination of six elementary forms of deformation corresponding in this example to the first three eigen modes of deformation of the planar antenna and the three extreme forms of wind deformation. For a combination of six elementary shapes, the number of points on the surface whose displacement is measured is between 10 and 20 and preferably between 12 and 18, and these points are placed in zones characteristic of each shape. Certain points can be associated with several elementary forms when the identification method makes it possible to discriminate their participation in each of them. In the method of the invention, the position of each measurement point and their number is calculated beforehand. Each pair of a measurement point and an elementary shape is associated with a coefficient which characterizes the part of the displacement of the measurement point relative to the maximum displacement seen by the surface in this elementary shape. The measurement points used allow the identification of the contribution of each elementary form when the defined coefficients are comparable to the coefficients
d'un système d'équations linéaires indépendant. of an independent system of linear equations.
La position de chaque point de fixation des barrettes de fibres permet de séparer la contribution de chaque forme élémentaire à la forme The position of each attachment point of the fiber strips makes it possible to separate the contribution of each elementary shape to the shape
approchée de la déformation réelle. approximate to the real deformation.
Les formes élémentaires de déformation dépendent de la géométrie de la surface rayonnante, par exemple carrée, rectangulaire, ronde, et de la The elementary forms of deformation depend on the geometry of the radiating surface, for example square, rectangular, round, and on the
fixation de la dalle de l'antenne sur son support. fixing of the antenna plate on its support.
La carte de calcul élabore ensuite et pour chaque élément rayonnant de l'antenne, une estimation de la distance entre sa position théorique en l'absence de déformation de la surface et sa position réelle estimée. Cette distance estimée représente une mesure de l'erreur du diagramme de rayonnement de l'antenne déformée. A partir de la distance estimée d'un élément rayonnant, la carte de calcul élabore une valeur de correction d'écart de phase à appliquer sur le dispositif déphaseur associé à l'élément rayonnant. Une liaison numérique transmet les informations de correction d'écart de phase au calculateur de pointage du radar qui pilote les phases des éléments rayonnants. Dans l'invention, le nombre de formes de déformation à utiliser pour l'estimation de la déformation réelle de l'antenne dépend de la précision des déphaseurs de l'antenne. Il est au moins égal à trois. Pour des déphaseurs peu précis, le nombre de formes de déformation peut être limité à 3. Pour des déphaseurs de haute qualité présentant une précision élevée, un nombre de formes de déformation plus important permet une meilleure estimation. L'ensemble des calculs de correction et leur transmission au calculateur de pointage est réalisé en moins de dix millisecondes, il permet une correction assez rapide compte tenu des vitesses de déformation mécanique dont les fréquences propres sont dans une plage d'un dixième à une dizaine de Hertz. Les mesures optiques de déplacement des n points de la surface rayonnante sont renouvelées à une fréquence élevée dans une plage d'une centaine à un millier de Hertz permettant une correction du pointage du radar à une cadence plus rapide que celle de la dégradation gênante du diagramme de The calculation card then elaborates and for each radiating element of the antenna, an estimate of the distance between its theoretical position in the absence of deformation of the surface and its estimated real position. This estimated distance represents a measure of the error of the radiation pattern of the deformed antenna. From the estimated distance of a radiating element, the calculation card generates a phase difference correction value to be applied to the phase shifter device associated with the radiating element. A digital link transmits the phase difference correction information to the radar pointing computer which controls the phases of the radiating elements. In the invention, the number of deformation forms to be used for the estimation of the real deformation of the antenna depends on the precision of the phase shifters of the antenna. It is at least three. For inaccurate phase shifters, the number of deformation forms can be limited to 3. For high quality phase shifters with high precision, a greater number of deformation forms allows a better estimate. All of the correction calculations and their transmission to the pointing calculator is carried out in less than ten milliseconds, it allows a fairly rapid correction taking into account the mechanical strain rates whose natural frequencies are in the range of one tenth to ten from Hertz. The optical measurements of displacement of the n points of the radiating surface are renewed at a high frequency in a range of one hundred to a thousand Hertz allowing correction of the pointing of the radar at a rate faster than that of the annoying degradation of the diagram of
rayonnement due aux déformations mécaniques de la surface rayonnante. radiation due to mechanical deformations of the radiating surface.
La correction peut être effectuée en dehors d'une rafale d'impulsions. The correction can be made outside of a burst of pulses.
L'application de la correction calculée selon l'invention permet l'émission d'une onde radar dont le diagramme de rayonnement est corrigé des perturbations dues à la déformation de la surface rayonnante de I'antenne mesurée pendant le fonctionnement de l'antenne. L'invention permet notamment de réduire l'augmentation de la largeur du lobe principal et la remontée du niveau des lobes secondaires du diagramme qui sont constatées lorsqu'une antenne radar se déforme. L'invention permet The application of the correction calculated according to the invention allows the emission of a radar wave whose radiation diagram is corrected for disturbances due to the deformation of the radiating surface of the antenna measured during the operation of the antenna. The invention makes it possible in particular to reduce the increase in the width of the main lobe and the rise in the level of the secondary lobes of the diagram which are observed when a radar antenna deforms. The invention allows
d'améliorer les performances d'une antenne se déformant. improve the performance of a deforming antenna.
L'émission radar est corrigée en temps réel. L'invention permet l'émission d'une onde électromagnétique plane à partir d'un plan mécanique Radar emission is corrected in real time. The invention allows the emission of a plane electromagnetic wave from a mechanical plane
déformé de la surface de l'antenne. distorted from the antenna surface.
Pour une antenne d'une surface entre quelques mètres carrés et quelques dizaines de mètres carrés, le nombre n de capteurs de mesure de déformation est de une à quelques dizaines. Par exemple avec une précision de mesure de déformation d'un dixième de millimètre, l'invention permet de corriger des amplitudes de déformation jusqu'à une dizaine de millimètres par rapport au plan de référence de l'antenne. L'invention est particulièrement adaptée à un radar multifonction qui nécessite une grande For an antenna with a surface area between a few square meters and a few tens of square meters, the number n of strain measurement sensors is from one to a few tens. For example, with a deformation measurement accuracy of one tenth of a millimeter, the invention makes it possible to correct deformation amplitudes up to ten millimeters relative to the reference plane of the antenna. The invention is particularly suitable for a multifunction radar which requires a large
précision, elle permet d'assouplir les contraintes de rigidité de son antenne. precision, it eases the rigidity constraints of its antenna.
L'invention permet aussi d'améliorer les performances d'une antenne présentant un défaut de géométrie permanent par exemple de fabrication ou accidentel. L'invention permet notamment d'assouplir les tolérances de planéité en fabrication. L'invention permet de corriger des amplitudes de déformation augmentées d'un facteur dix à cent par rapport aux amplitudes de déformations tolérées pour garantir la maîtrise du plan d'onde électrique The invention also makes it possible to improve the performance of an antenna having a permanent geometry defect, for example of manufacturing or accidental. The invention makes it possible in particular to soften the flatness tolerances in manufacturing. The invention makes it possible to correct amplitudes of deformation increased by a factor of ten to one hundred compared to the amplitudes of deformations tolerated to guarantee control of the electric wave plane.
dans l'art antérieur.in the prior art.
Dans une variante de réalisation de l'invention illustrée par les figures 3 et 4, les mesures de déplacement des n points de l'antenne sont In an alternative embodiment of the invention illustrated by FIGS. 3 and 4, the displacement measurements of the n points of the antenna are
estimées de la façon suivante.estimated as follows.
L'antenne représentée sur la figure 3 comporte n sources lumineuses 19, 20 placées en n points de la surface rayonnante et éclairant séquentiellement un capteur 21 fixé en un point de référence de la surface rayonnante, laquelle est représentée par son plan de référence 22. Une source lumineuse comporte de préférence un laser en arrière du plan de la surface rayonnante et un miroir au point de la surface dont le déplacement est à mesurer. Le miroir non métallique est réalisé par exemple par empilement de couches diélectriques optiques, il renvoie l'onde lumineuse du laser vers le capteur 21. La source lumineuse présente l'avantage de ne pas perturber le rayonnement électromagnétique de l'antenne. La figure 4 illustre le capteur 21, il comporte une matrice 24 de micro lentilles dont le plan, représenté sur la figure 4 par la droite 25, est sensiblement perpendiculaire au plan de la surface rayonnante. Le capteur comporte une barrette CCD 23 perpendiculaire à la surface de l'antenne et il est relié à des moyens de calcul. Le capteur 21 est placé de préférence sur le bord de l'antenne afin d'éviter les perturbations du champ électromagnétique émis par celle-ci. Le rayon de l'onde lumineuse 26 émise par la source placée en un premier point 27 de la surface de l'antenne se traduit par un espacement entre deux taches successives de focalisation des micro lentilles. La mesure de l'espacement sur la barrette CCD 23 permet d'estimer la distance d entre la The antenna shown in FIG. 3 comprises n light sources 19, 20 placed at n points on the radiating surface and sequentially illuminating a sensor 21 fixed at a reference point on the radiating surface, which is represented by its reference plane 22. A light source preferably comprises a laser behind the plane of the radiating surface and a mirror at the point of the surface whose displacement is to be measured. The non-metallic mirror is produced for example by stacking optical dielectric layers, it returns the light wave from the laser to the sensor 21. The light source has the advantage of not disturbing the electromagnetic radiation from the antenna. FIG. 4 illustrates the sensor 21, it comprises a matrix 24 of micro lenses whose plane, represented in FIG. 4 by the straight line 25, is substantially perpendicular to the plane of the radiating surface. The sensor comprises a CCD strip 23 perpendicular to the surface of the antenna and it is connected to calculation means. The sensor 21 is preferably placed on the edge of the antenna in order to avoid disturbances of the electromagnetic field emitted by the latter. The radius of the light wave 26 emitted by the source placed at a first point 27 of the surface of the antenna results in a spacing between two successive focusing spots of the micro lenses. The measurement of the spacing on the CCD strip 23 makes it possible to estimate the distance d between the
source au premier point 27 et la matrice 24 avec une très grande précision. source at the first point 27 and the matrix 24 with very high precision.
Lorsque l'antenne se déforme, la source se déplace notamment dans la direction perpendiculaire au plan initial de l'antenne, c'est-à-dire parallèlement à la barrette CCD et elle est représentée sur la figure 4 par le second point 28, les taches de focalisation des micro lentilles se déplacent et la mesure du déplacement général D permet aux moyens de calcul d'évaluer la distance x du déplacement de la source entre les premier et second points 27et28. L'éclairage séquentiel du capteur par les n sources permet l'évaluation successive du déplacement relatif de chacun des n points de la surface de l'antenne o sont placées les sources lumineuses, le déplacement étant évalué par rapport au point de référence de fixation du capteur 21 et dans la direction sensiblement perpendiculaire au plan de référence 22 de la surface rayonnante. Les n sources lumineuses éclairent When the antenna is deformed, the source moves in particular in the direction perpendicular to the initial plane of the antenna, that is to say parallel to the CCD strip and it is represented in FIG. 4 by the second point 28, the focusing spots of the micro lenses move and the measurement of the general displacement D allows the calculation means to evaluate the distance x of the displacement of the source between the first and second points 27 and 28. The sequential illumination of the sensor by the n sources allows the successive evaluation of the relative displacement of each of the n points of the surface of the antenna where the light sources are placed, the displacement being evaluated relative to the reference point for fixing the sensor 21 and in the direction substantially perpendicular to the reference plane 22 of the radiating surface. The n light sources illuminate
de préférence de façon directionnelle vers le capteur 21. preferably directionally to the sensor 21.
Cette variante présente l'avantage de mettre en oeuvre un capteur This variant has the advantage of using a sensor
et un ensemble électronique de traitement disponibles dans le commerce. and a commercially available electronic processing assembly.
La variante peut être modifiée en ajoutant une source lumineuse supplémentaire par exemple au centre de la surface rayonnante, et en effectuant la différence du déplacement de la source supplémentaire et des déplacements des autres sources. Cette modification permet de fournir des mesures de déplacement par rapport à une référence placée en un point The variant can be modified by adding an additional light source, for example in the center of the radiating surface, and by making the difference between the displacement of the additional source and the displacements of the other sources. This modification makes it possible to provide displacement measurements with respect to a reference placed at a point
quelconque de la surface de l'antenne, par exemple le centre. any surface of the antenna, for example the center.
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