FR2985383A1 - System for generating high power electromagnetic waves, has dispersive medium traversed by electromagnetic waves that are emitted from cavity, such that distance covered by electromagnetic waves in medium is in specific range - Google Patents
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Abstract
Description
Système de génération d'une onde forte puissance comprenant une cavité réverbérante et un milieu dispersif La présente invention concerne un système de génération d'une onde à forte puissance, du type comprenant : une cavité réverbérante, ayant des propriétés ergodiques vis-à-vis de la propagation d'ondes électromagnétiques à l'intérieur de ladite cavité réverbérante, la cavité réverbérante comprenant un orifice de sortie d'ondes électromagnétiques circulant à l'intérieur de la cavité réverbérante hors de la cavité réverbérante, et - au moins une source primaire, émettrice d'une onde électromagnétique primaire dans la cavité réverbérante. On connaît des cavités réverbérantes. Une cavité réverbérante est une cavité présentant des propriétés ergodiques vis-à-vis de la propagation des ondes à l'intérieur de la cavité. Une telle cavité est également parfois appelée « cavité chaotique ». The present invention relates to a system for generating a high-power wave, of the type comprising: a reverberant cavity, having ergodic properties with respect to a high-power wave generation system comprising a reverberation cavity and a dispersive medium propagation of electromagnetic waves within said reverberation cavity, the reverberation cavity comprising an electromagnetic wave output port flowing inside the reverberation cavity out of the reverberation cavity, and - at least one primary source , emitting a primary electromagnetic wave in the reverberation cavity. Reverberant cavities are known. A reverberant cavity is a cavity having ergodic properties with respect to wave propagation within the cavity. Such a cavity is also sometimes called a "chaotic cavity".
Il est possible de procéder à un retournement temporel à l'intérieur d'une cavité réverbérante. Ce procédé est expliqué dans le document « Time Reversai of Ultrasonic Fields - Part 1 : Basic Principles » (Matthias Fink ; IEEE Trans. Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 39(5) : pp 555-566 ; September 1992). Ce procédé comprend deux phases : une première phase d'apprentissage et une deuxième phase d'émission d'onde. La phase d'apprentissage consiste en l'émission, par un premier transducteur extérieur à la cavité, d'une première onde à l'intérieur de la cavité réverbérante. Cette onde, après réflexion sur les parois de la cavité, est captée par une pluralité de deuxièmes transducteurs placés dans la cavité réverbérante, et un signal d'onde correspondant à chaque portion de l'onde captée par une pluralité de deuxièmes transducteurs est enregistré. Ce signal est ensuite inversé temporellement, c'est-à-dire que le signal subit une symétrie temporelle transformant le début du signal en fin du signal et vice-versa, pour générer un signal de commande de chaque deuxième transducteur. Puis, dans la phase d'émission, chaque deuxième transducteur émet une deuxième onde dans la cavité réverbérante, correspondant au signal de commande dudit deuxième transducteur. Ces deuxièmes ondes, après réflexion sur les parois de la cavité réverbérante, interagissent constructivement à l'emplacement du premier transducteur de manière à reformer la première onde. Ce principe permet en particulier de produire une compression d'impulsion c'est-à-dire une onde de forte puissance crête et de durée courte à partir de transducteurs émettant des impulsions longues de moindre puissance. It is possible to make a time reversal inside a reverberant cavity. This method is explained in the document "Time Reversal of Ultrasonic Fields - Part 1: Basic Principles" (Matthias Fink, IEEE Trans., Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 39 (5): pp 555-566, September 1992). This process comprises two phases: a first learning phase and a second wave emission phase. The learning phase consists of the emission, by a first transducer external to the cavity, of a first wave inside the reverberation cavity. This wave, after reflection on the walls of the cavity, is sensed by a plurality of second transducers placed in the reverberation cavity, and a wave signal corresponding to each portion of the wave picked up by a plurality of second transducers is recorded. This signal is then inverted temporally, that is to say that the signal undergoes a time symmetry transforming the beginning of the signal at the end of the signal and vice versa, to generate a control signal of each second transducer. Then, in the transmission phase, each second transducer emits a second wave into the reverberant cavity, corresponding to the control signal of said second transducer. These second waves, after reflection on the walls of the reverberation cavity, interact constructively at the location of the first transducer so as to reform the first wave. This principle makes it possible in particular to produce a pulse compression that is to say a wave of high peak power and short duration from transducers emitting long pulses of lower power.
Ce procédé est le plus souvent utilisé dans le domaine acoustique. Toutefois, son utilisation dans le domaine électromagnétique est connue, comme le montre le document « Millimeter-Wave Chaotic Cavity Detector for Non Metallic Concealed Weapons» (N. Millet et al. ; International Topical Meeting on Microwave Photonics, 2006 : pp 1-4). Les cavités réverbérantes sont donc particulièrement adaptées à la génération d'ondes électromagnétiques à forte puissance. Cependant, les puissances jusqu'à présent atteintes au moyen de ce type de dispositif de génération d'ondes se sont avérées décevantes. Un objectif de l'invention est donc de proposer un système de génération d'onde adapté pour émettre une onde de puissance crête très élevée, typiquement supérieure à 10kW. This process is most often used in the acoustic field. However, its use in the electromagnetic field is known, as shown in the document "Millimeter-Wave Chaotic Cavity Detector for Nonmetallic Concealed Weapons" (N. Millet et al., International Topical Meeting on Microwave Photonics, 2006: pp 1-4 ). The reverberant cavities are therefore particularly suitable for the generation of high power electromagnetic waves. However, the powers hitherto achieved by this type of wave generating device have been disappointing. An object of the invention is therefore to propose a wave generation system adapted to emit a very high peak power wave, typically greater than 10 kW.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de génération du type précité, comprenant un milieu dispersif adapté pour être traversé par des ondes électromagnétiques sortant de la cavité réverbérante, et pour que la distance parcourue dans le milieu dispersif par au moins une onde électromagnétique le traversant soit supérieure à 2 cm, de préférence supérieure à 10cm. To this end, the subject of the invention is a generation system of the aforementioned type, comprising a dispersive medium adapted to be traversed by electromagnetic waves leaving the reverberation cavity, and for the distance traveled in the dispersive medium by at least one electromagnetic wave passing through it is greater than 2 cm, preferably greater than 10 cm.
Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le système de génération comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) - le milieu dispersif est un guide d'ondes dispersif ; - le milieu dispersif est adapté pour être traversé par les ondes électromagnétiques sortant de la cavité réverbérante après leur sortie de la cavité réverbérante ; - le milieu dispersif débouche dans la cavité réverbérante ; - le milieu dispersif est adapté pour être traversé par les ondes électromagnétiques sortant de la cavité réverbérante avant leur sortie de la cavité réverbérante ; - la cavité réverbérante contient de l'air ; et - le milieu dispersif comprend un réseau de Bragg. L'invention a également pour objet un premier procédé de génération d'une onde à forte puissance au moyen d'un système de génération tel que défini ci-dessus, ce premier procédé de génération comprenant les étapes successives suivantes : a) fourniture d'une source d'apprentissage, b) émission, par la source d'apprentissage, d'une onde électromagnétique d'apprentissage présentant les mêmes caractéristiques de fréquence, de phase et de polarisation que l'onde générée, c) traversée du milieu dispersif par l'onde d'apprentissage, d) réverbération de l'onde d'apprentissage ayant préalablement traversé le milieu dispersif contre des parois de la cavité réverbérante, e) enregistrement d'au moins une partie de l'onde d'apprentissage réverbérée par la ou chaque source primaire, f) symétrisation temporelle de la ou chaque portion enregistrée, pour former un signal de commande de la ou chaque source primaire, g) émission, par la ou chaque source primaire, d'une onde primaire correspondant au signal de commande de la source primaire, L'invention a enfin pour objet un deuxième procédé de génération d'une onde à forte puissance au moyen d'un système de génération tel que défini ci-dessus, le milieu dispersif étant un milieu dispersif en fréquence, ce deuxième procédé de génération comprenant les étapes successives suivantes : a) fourniture d'une source d'apprentissage, b) émission, par la source d'apprentissage, d'une onde électromagnétique d'apprentissage dans la cavité réverbérante, face à l'entrée du milieu dispersif, l'onde d'apprentissage présentant une rampe en fréquence, c) réverbération de l'onde d'apprentissage contre des parois de la cavité réverbérante, d) enregistrement d'au moins une partie de l'onde d'apprentissage réverbérée par la ou chaque source primaire, e) symétrisation temporelle de la ou chaque portion enregistrée, pour former un signal de commande de la ou chaque source primaire, et f) émission, par la ou chaque source primaire, d'une onde primaire correspondant au signal de commande de la source primaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue schématique d'un système de génération selon l'invention, la Figure 2 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une première étape d'un premier procédé de génération selon l'inventio n, la Figure 3 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une deuxième étape du premier procédé de génération selon l'invention, la Figure 4 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une troisième étape du premier procédé de génération selon l'invention, la Figure 5 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une quatrième étape du premier procédé de génération selon l'invention, - la Figure 6 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une cinquième étape du premier procédé de génération selon l'invention, et - la Figure 7 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une sixième étape du premier procédé de génération selon l'invention, - la Figure 8 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une première étape d'un deuxième procédé de génération selon l'invention, - la Figure 9 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une deuxième étape du deuxième procédé de génération selon l'invention, - la Figure 10 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une troisième étape du deuxième procédé de génération selon l'invention, et - la Figure 11 est une vue similaire à celle de la Figure 1, lors d'une quatrième étape du deuxième procédé de génération selon l'invention. Le dispositif 10 de génération d'une onde à forte puissance, typiquement d'une onde ayant une puissance supérieure à 10 kW, représenté sur la Figure 1, comprend une cavité 12, comprenant un orifice 14 de sortie d'ondes électromagnétiques circulant dans la cavité 12 hors de la cavité 12. Le dispositif 10 comprend en outre une pluralité de sources primaires 16, chacune étant adaptée pour émettre une onde primaire à l'intérieur de la cavité 12, et un module 20 de pilotage de chaque source primaire 16. La cavité 12 comprend des parois 22 réfléchissantes, adaptées pour réfléchir chaque onde incidente à l'intérieur de la cavité 12. Les parois 22 sont également adaptées pour limiter les pertes électriques à l'intérieur des parois 22. Les parois 22 sont réalisées en un métal ayant une bonne conductivité électrique, typiquement en cuivre. La cavité 12 est réverbérante, c'est-à-dire qu'elle a des propriétés ergodiques vis-à-vis de la propagation d'ondes électromagnétiques à l'intérieur de la cavité 12. Elle présente notamment des formes irrégulières, de sorte que, pour toute onde électromagnétique émise à l'intérieur de la cavité 12, la probabilité de passage de l'onde en chaque point de la cavité 12 est égale à la probabilité de passage de l'onde en chaque autre point de la cavité 12. A cet effet, dans l'exemple représenté, la cavité 12 a une section droite en forme générale de D, avec une paroi droite 28 et une paroi incurvée 30. De préférence, la cavité 12 contient également des tiges (non représentées) faisant saille depuis les parois 22. En variante, la section de la cavité 12 est différente, et présente par exemple une forme dite de « stadium » (c'est-à-dire deux parois en hémisphériques se faisant face et reliées l'une à l'autre par une paroi cylindrique). In particular embodiments of the invention, the generation system comprises one or more of the following features, taken alone or in any combination (s) technically possible (s) - the dispersive medium is a guide d dispersive waves; the dispersive medium is adapted to be traversed by the electromagnetic waves leaving the reverberation cavity after they exit the reverberation cavity; the dispersive medium opens into the reverberant cavity; the dispersive medium is adapted to be traversed by the electromagnetic waves leaving the reverberation cavity before they exit the reverberation cavity; - the reverberant cavity contains air; and the dispersive medium comprises a Bragg grating. The subject of the invention is also a first method of generating a high-power wave by means of a generation system as defined above, this first generation method comprising the following successive steps: a) provision of a a learning source, b) transmission, by the learning source, of a learning electromagnetic wave having the same frequency, phase and polarization characteristics as the generated wave, c) traversing the dispersive medium by the learning wave, d) reverberation of the training wave having previously passed through the dispersive medium against the walls of the reverberation cavity, e) recording of at least a portion of the reverberation learning wave by the or each primary source, f) time symmetrization of the or each recorded portion, to form a control signal of the or each primary source, g) transmission, by the or each primary source, of The invention finally relates to a second method of generating a high power wave by means of a generation system as defined above, the dispersive medium being a frequency-dispersive medium, this second generation method comprising the following successive steps: a) providing a learning source, b) transmitting, by the learning source, an electromagnetic training wave in the reverberation cavity, facing the entrance of the dispersive medium, the learning wave having a ramp in frequency, c) reverberation of the learning wave against the walls of the reverberant cavity, d) recording of at least one part of the learning wave reverberated by the or each primary source, e) temporal symmetrization of the or each recorded portion, to form a control signal of the or each primary source, e t f) transmission, by the or each primary source, of a primary wave corresponding to the control signal of the primary source. Other features and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic view of a 2 is a view similar to that of FIG. 1, in a first step of a first generation method according to the invention, FIG. 3 is a view similar to that of FIG. of Figure 1, in a second step of the first generation method according to the invention, Figure 4 is a view similar to that of Figure 1, in a third step of the first generation method according to the invention 5 is a view similar to that of FIG. 1, in a fourth step of the first generation method according to the invention; FIG. 6 is a view similar to that of FIG. fifth step of the first genesis process according to the invention, and - Figure 7 is a view similar to that of Figure 1, in a sixth step of the first generation method according to the invention, - Figure 8 is a view similar to that of the 1, in a first step of a second generation method according to the invention, FIG. 9 is a view similar to that of FIG. 1, during a second step of the second generation method according to FIG. FIG. 10 is a view similar to that of FIG. 1, during a third step of the second generation method according to the invention, and FIG. 11 is a view similar to that of FIG. a fourth step of the second generation method according to the invention. The device 10 for generating a high power wave, typically a wave having a power greater than 10 kW, shown in FIG. 1, comprises a cavity 12 comprising an electromagnetic wave output orifice 14 flowing in the cavity 12 out of the cavity 12. The device 10 further comprises a plurality of primary sources 16, each being adapted to emit a primary wave inside the cavity 12, and a control module 20 of each primary source 16. The cavity 12 comprises reflecting walls 22, adapted to reflect each incident wave inside the cavity 12. The walls 22 are also adapted to limit the electrical losses inside the walls 22. The walls 22 are made of a metal having good electrical conductivity, typically copper. The cavity 12 is reverberant, that is to say it has ergodic properties vis-à-vis the propagation of electromagnetic waves inside the cavity 12. It has particular irregular shapes, so that, for any electromagnetic wave emitted inside the cavity 12, the probability of passage of the wave at each point of the cavity 12 is equal to the probability of passage of the wave at each other point of the cavity 12 For this purpose, in the example shown, the cavity 12 has a generally D-shaped cross section, with a straight wall 28 and a curved wall 30. Preferably, the cavity 12 also contains rods (not shown) making protrudes from the walls 22. In a variant, the section of the cavity 12 is different, and for example has a so-called "stadium" shape (that is to say two hemispherical walls facing each other and connected to each other). the other by a cylindrical wall).
L'orifice 14 est ménagé dans l'une des parois 22 de la cavité 12. Dans l'exemple représenté, il est ménagé dans la paroi incurvée 30, à une distance maximale de la paroi droite 28. Chaque source primaire 16 est un émetteur-récepteur et comprend un transducteur 44, pour transformer un courant électrique en onde électromagnétique, et un élément d'antenne 46, pour émettre l'onde électromagnétique ainsi formée à l'intérieur de la cavité 12. Chaque source primaire 16 est également adaptée pour capter une onde électromagnétique et la transformer en courant électrique. Chaque source primaire 16 est commandée par le module de pilotage 20. Le module de pilotage est adapté pour sélectivement envoyer à chaque source primaire 16 un signal électrique propre de commande de la source primaire 16 pour que celle-ci émette une onde électromagnétique primaire propre, et pour enregistrer un signal électrique de réception généré par chaque source primaire 16 suite à une onde électromagnétique reçue par ladite source 16. The orifice 14 is formed in one of the walls 22 of the cavity 12. In the example shown, it is formed in the curved wall 30 at a maximum distance from the right wall 28. Each primary source 16 is an emitter receiver and comprises a transducer 44, for transforming an electric current into an electromagnetic wave, and an antenna element 46, for emitting the electromagnetic wave thus formed inside the cavity 12. Each primary source 16 is also adapted to pick up an electromagnetic wave and turn it into an electric current. Each primary source 16 is controlled by the control module 20. The control module is adapted to selectively send to each primary source 16 a clean electric signal for controlling the primary source 16 so that it emits a clean primary electromagnetic wave, and for recording an electrical reception signal generated by each primary source 16 following an electromagnetic wave received by said source 16.
Le module de pilotage 20 est également adapté pour déterminer chaque signal électrique de commande d'une source primaire 16 à partir de chaque signal électrique de réception. A cet effet, le module de pilotage 20 est adapté pour symétriser temporellement et amplifier chaque signal électrique de réception avant d'émettre ce signal électrique symétrisé et amplifié à destination d'une source primaire 16 pour la piloter. The control module 20 is also adapted to determine each electrical control signal of a primary source 16 from each electrical reception signal. For this purpose, the control module 20 is adapted to time symmetrize and amplify each electrical reception signal before transmitting this symmetrical and amplified electrical signal to a primary source 16 to drive it.
Le système de génération 10 comprend également un milieu dispersif 50. Le milieu dispersif 50 est adapté pour être traversé par des ondes électromagnétiques sortant de la cavité 12. Le milieu dispersif 50 est adapté pour que les ondes électromagnétiques le traversant se propagent à l'intérieur de ce milieu dispersif à des vitesses différentes selon leur fréquence ou leur phase. Le milieu dispersif 50 est de préférence un milieu dispersif en fréquence, et alors toutes les ondes électromagnétiques le traversant ayant une même fréquence s'y propagent à la même vitesse, les ondes électromagnétiques ayant une fréquence différente s'y propageant à une vitesse différente. On connaît de nombreux milieux dispersifs en fréquence, par exemple le verre, les cavités à trois miroirs, ou les guides d'ondes à parois ondulées hélicoïdalement (en anglais « helical wall corrugation waveguide »). En variante, le milieu dispersif 50 est un milieu dispersif en phase, et alors toutes les ondes électromagnétiques le traversant ayant une même phase s'y propagent à la même vitesse, les ondes électromagnétiques ayant une phase différente s'y propageant à une vitesse différente. Un exemple de milieu dispersif en phase est le SLED (pour « Stanford Linear accelerator Energy Doubler » en anglais). Le milieu dispersif 50 est adapté pour que chaque onde monofréquence le traversant parcoure à l'intérieur du milieu dispersif 50 une distance supérieure à sa longueur d'onde, en particulier supérieure à 2 cm, de préférence supérieure à 10 cm. Une telle condition est nécessaire pour que la vitesse de propagation de l'onde soit sensiblement affectée par sa traversée du milieu dispersif 50. Avantageusement, le milieu dispersif 50 est adapté pour comprimer temporellement une onde entrante, constituée par une rampe de fréquence sur une bande de fréquence inférieure à 3 GHz, de durée t, de façon à obtenir une onde sortante de durée inférieure à t/10. On notera que par « rampe de fréquence », on comprend que la fréquence de l'onde croît ou décroît, de préférence linéairement, pendant toute la durée de l'onde. Dans le mode de réalisation représenté, le milieu dispersif 50 est disposé à l'intérieur de la cavité 12, de sorte que les ondes électromagnétiques le traversent avant de sortir de la cavité 12. En d'autres termes, le milieu dispersif 50 est disposé à l'intérieur du volume défini par les parois 22 de la cavité 12, les parois 22 ne constituant pas des parois du milieu dispersif 50. Ainsi, le système de génération 10 est compact. Le milieu dispersif 50 est avantageusement disposé à proximité de l'orifice 14, de façon à être traversé par toute onde électromagnétique sortant de la cavité 12. Dans l'exemple représenté, le milieu dispersif 50 comprend une cavité à trois miroirs 52. Cette cavité à trois miroirs 52 comprend deux miroirs focalisants 54, et un réseau de Bragg 56. Ces miroirs 54, 56 sont disposés dans la cavité 12 de façon à former un triangle. The generation system 10 also comprises a dispersive medium 50. The dispersive medium 50 is adapted to be traversed by electromagnetic waves leaving the cavity 12. The dispersive medium 50 is adapted so that the electromagnetic waves passing through it propagate inside. of this dispersive medium at different speeds depending on their frequency or their phase. The dispersive medium 50 is preferably a frequency-dispersive medium, and then all the electromagnetic waves passing through it having the same frequency propagate there at the same speed, the electromagnetic waves having a different frequency propagating there at a different speed. Many frequency-dispersive media are known, for example glass, cavities with three mirrors, or wave-corrugated waveguides (helical wall corrugation waveguide). In a variant, the dispersive medium 50 is a dispersive medium in phase, and then all the electromagnetic waves passing through it having the same phase propagate there at the same speed, the electromagnetic waves having a different phase propagating there at a different speed. . An example of a phase dispersive medium is SLED (Stanford Linear Accelerator Energy Doubler). The dispersive medium 50 is adapted so that each single-frequency wave passing through it travels inside the dispersive medium 50 a distance greater than its wavelength, in particular greater than 2 cm, preferably greater than 10 cm. Such a condition is necessary so that the speed of propagation of the wave is substantially affected by its crossing of the dispersive medium 50. Advantageously, the dispersive medium 50 is adapted to temporally compress an incoming wave constituted by a frequency ramp on a band of frequency less than 3 GHz, of duration t, so as to obtain an outgoing wave of duration less than t / 10. Note that by "frequency ramp", it is understood that the frequency of the wave increases or decreases, preferably linearly, throughout the duration of the wave. In the embodiment shown, the dispersive medium 50 is disposed inside the cavity 12, so that the electromagnetic waves pass through it before exiting the cavity 12. In other words, the dispersive medium 50 is arranged within the volume defined by the walls 22 of the cavity 12, the walls 22 not constituting walls of the dispersive medium 50. Thus, the generation system 10 is compact. The dispersive medium 50 is advantageously arranged near the orifice 14, so as to be traversed by any electromagnetic wave leaving the cavity 12. In the example shown, the dispersive medium 50 comprises a cavity with three mirrors 52. This cavity Three mirrors 52 comprise two focusing mirrors 54, and a Bragg grating 56. These mirrors 54, 56 are arranged in the cavity 12 so as to form a triangle.
De façon connue, le réseau de Bragg 56 est adapté pour que l'angle de réflexion de chaque onde électromagnétique incidente dépende de la fréquence de ladite onde. Ainsi, deux ondes électromagnétiques ayant le même angle d'incidence mais des fréquences différentes ne sont pas réfléchies dans la même direction. Chaque miroir focalisant 54 est adapté pour concentrer les ondes électromagnétiques incidentes sur l'autre miroir focalisant 54, ou sur le réseau de Bragg 56. Le réseau de Bragg 56 est adapté pour réfléchir la plupart des ondes électromagnétiques incidentes sur l'un des miroirs focalisants 54. Ainsi, toute onde électromagnétique pénétrant la cavité à trois miroirs 52 doit se réfléchir à plusieurs reprises sur les miroirs 54, 56 avant d'en sortir. Cependant, les angles de réflexion variant selon la fréquence de chaque onde, certaines ondes parviennent à s'extraire plus vite de la cavité à trois miroirs 52 que les autres. La cavité à trois miroirs 52 forme donc un milieu dispersif en fréquence. En variante, le milieu dispersif 50 est constitué par un guide d'ondes dispersif (non représenté), comme un guide d'ondes à parois ondulées hélicoïdalement. In known manner, the Bragg grating 56 is adapted so that the angle of reflection of each incident electromagnetic wave depends on the frequency of said wave. Thus, two electromagnetic waves having the same angle of incidence but different frequencies are not reflected in the same direction. Each focusing mirror 54 is adapted to focus the incident electromagnetic waves on the other focusing mirror 54, or on the Bragg grating 56. The Bragg grating 56 is adapted to reflect most of the incident electromagnetic waves on one of the focusing mirrors. 54. Thus, any electromagnetic wave penetrating the cavity with three mirrors 52 must be reflected repeatedly on the mirrors 54, 56 before exiting. However, the reflection angles vary according to the frequency of each wave, some waves manage to extract more quickly from the cavity with three mirrors 52 than the others. The three-mirror cavity 52 thus forms a frequency-dispersive medium. Alternatively, the dispersive medium 50 is constituted by a dispersive waveguide (not shown), such as a waveguide with helically corrugated walls.
Dans un deuxième mode de réalisation (non représenté), le milieu dispersif 50 est disposé à l'extérieur de la cavité 12, de sorte que les ondes électromagnétiques sortent de la cavité 12 avant de le traverser. En d'autres termes, le milieu dispersif 50 est disposé à l'extérieur du volume définit par les parois 22 de la cavité 12, les parois 22 ne constituant pas des parois du milieu dispersif 50. Avantageusement, le milieu dispersif 50 débouche directement dans la cavité 12 par l'orifice 14, de sorte qu'il n'y a pas de guide d'ondes interposé entre la cavité 12 et le milieu dispersif 50. De préférence, la cavité 12 est remplie d'air, ce qui permet de simplifier la fabrication du système d'émission 10 et évite de devoir isoler la cavité 12 de l'extérieur au moyen d'une paroi, ce qui pourrait occasionner des phénomènes disruptifs au niveau de cette paroi. Le fait de pouvoir ainsi utiliser de l'air comme gaz de remplissage de la cavité 12 est rendu possible par la faible concentration d'énergie dans la cavité 12 dû au fait qu'elle est réverbérante, et au recours au milieu dispersif 50 en sortie de la cavité 12. On notera que le système de génération 10 est représenté sur la Figure 1 associé à un dispositif d'émission 60. Ce dispositif d'émission 60 est, dans l'exemple représenté, une antenne cornet placée directement en sortie du système de génération 10, cette sortie étant ici constituée par l'orifice 14. En variante, un guide d'ondes (non représenté) est prévu pour guider les ondes électromagnétiques de la sortie du système de génération 10 jusqu'au dispositif d'émission 60. Un premier procédé de génération d'une onde par le système 10 va maintenant être décrit, en regard des Figures 2 à 7. En référence à la Figure 2, dans un premier temps, typiquement lors d'une phase de programmation du système de génération 10, une source d'apprentissage 62 est placée à l'extérieur du système de génération 10, face à sa sortie. Dans l'exemple représenté, la source d'apprentissage 62 est placée dans l'axe d'émission de l'antenne cornet 60. On notera que la source d'apprentissage 62 est ainsi disposée en aval du milieu dispersif 50 relativement au sens de propagation des ondes primaires générées par les sources primaires 16. Dans un deuxième temps, une onde d'apprentissage A est émise par la source d'apprentissage 62 en direction de la sortie du système de génération 10. Cette onde d'apprentissage A peut être de forme quelconque. Elle présente les mêmes caractéristiques de durée, de fréquence, de phase et de polarisation que l'onde que l'on désire générer. Avantageusement, l'onde d'apprentissage A comprend plusieurs fréquences. En référence à la Figure 3, l'onde d'apprentissage A traverse, après avoir pénétré dans le système de génération 10, le milieu dispersif 50. Les différentes fréquences qui la composaient se séparent alors, et l'onde d'apprentissage A se retrouve divisée en sortie du milieu dispersif 50 en une pluralité d'ondes filles À1, À2 se propageant dans des directions variables à l'intérieur de la cavité 12. En référence à la Figure 4, les ondes filles À1, À2 se réfléchissent ensuite sur les parois 22 de la cavité 12, avant d'être finalement captées par les sources primaires 16. Chaque source primaire 16 capte donc une portion de l'onde d'apprentissage A et transmet au module de pilotage 20 un signal électrique de réception correspondant à ladite portion. Le module de pilotage 20 enregistre ce signal électrique de réception et effectue une symétrisation temporelle et une amplification dudit signal, pour générer un signal de commande de la source primaire 16. Ce signal de commande est enregistré dans une mémoire du module de pilotage 20. Ces étapes sont de préférence répétées à plusieurs reprises, l'onde d'apprentissage A étant changée à chaque reprise. Une pluralité de signaux de commande est ainsi enregistrée pour chaque source primaire 16, chaque signal de commande correspondant à une portion d'onde d'apprentissage spécifique. En référence à la Figure 5, dans un troisième temps, typiquement lors d'une phase d'émission du système de génération 10, le module de pilotage 20 transmet à chaque source primaire 16 le signal de commande de ladite source 16. Chaque source 16 émet alors une onde primaire Tri, u2, 11'3, rra, Tr5 correspondant audit signal de commande. In a second embodiment (not shown), the dispersive medium 50 is disposed outside the cavity 12, so that the electromagnetic waves emerge from the cavity 12 before passing through it. In other words, the dispersive medium 50 is disposed outside the volume defined by the walls 22 of the cavity 12, the walls 22 not constituting walls of the dispersive medium 50. Advantageously, the dispersive medium 50 opens directly into the the cavity 12 through the orifice 14, so that there is no waveguide interposed between the cavity 12 and the dispersive medium 50. Preferably, the cavity 12 is filled with air, which allows to simplify the manufacture of the emission system 10 and avoids having to isolate the cavity 12 from the outside by means of a wall, which could cause disruptive phenomena at the wall. The fact of being able to use air as a filling gas for the cavity 12 is made possible by the low concentration of energy in the cavity 12 due to the fact that it is reverberant, and by the use of the dispersive medium 50 at the outlet of the cavity 12. It will be noted that the generation system 10 is represented in FIG. 1 associated with a transmission device 60. This transmission device 60 is, in the example represented, a horn antenna placed directly at the output of the generation system 10, this output here being constituted by the orifice 14. In a variant, a waveguide (not shown) is provided for guiding the electromagnetic waves from the output of the generation system 10 to the transmission device 60. A first method of generating a wave by the system 10 will now be described, with reference to FIGS. 2 to 7. Referring to FIG. 2, in a first step, typically during a programming phase of the system. Generation 10, a learning source 62 is placed outside the generation system 10, facing its output. In the example shown, the learning source 62 is placed in the transmission axis of the horn antenna 60. It will be noted that the learning source 62 is thus disposed downstream of the dispersive medium 50 relative to the sense of propagation of the primary waves generated by the primary sources 16. In a second step, a learning wave A is emitted by the learning source 62 in the direction of the output of the generation system 10. This learning wave A may be of any shape. It has the same characteristics of duration, frequency, phase and polarization as the wave that one wishes to generate. Advantageously, the learning wave A comprises several frequencies. With reference to FIG. 3, the training wave A passes through the dispersive medium 50 after having entered the generation system 10. The different frequencies which composed it then separate, and the learning wave A becomes found divided into an output of the dispersive medium 50 into a plurality of daughter waves A1, A2 propagating in variable directions inside the cavity 12. With reference to FIG. 4, the daughter waves A1, A2 are then reflected on the walls 22 of the cavity 12, before finally being picked up by the primary sources 16. Each primary source 16 thus captures a portion of the training wave A and transmits to the control module 20 an electrical reception signal corresponding to said portion. The control module 20 records this electrical reception signal and performs a time symmetrization and an amplification of said signal, to generate a control signal from the primary source 16. This control signal is stored in a memory of the control module 20. These steps are preferably repeated several times, the learning wave A being changed each time. A plurality of control signals is thus recorded for each primary source 16, each control signal corresponding to a specific learning wave portion. With reference to FIG. 5, in a third step, typically during a transmission phase of the generation system 10, the control module 20 transmits to each primary source 16 the control signal of said source 16. Each source 16 then emits a primary wave Tri, u2, 11'3, rra, Tr5 corresponding to said control signal.
En référence à la Figure 6, les ondes primaires Tr1, u2, 1T3, rra, u5 se réfléchissent sur les parois 22 de la cavité 12, et interagissent constructivement pour former des ondes secondaires ai, 02 à l'entrée du milieu dispersif 50. Chaque onde secondaire cri, 02 est monofréquence. En référence à la Figure 7, chaque onde secondaire ai, 02 pénètre dans le milieu dispersif 50. Là, selon sa fréquence, chaque onde secondaire ai, 02 est ralentie ou accélérée relativement aux autres ondes secondaires ai, 02. Il en résulte que les ondes secondaires ai, 02 interagissent constructivement en sortant du milieu dispersif 50 de façon à former l'onde générée r, qui se trouve avoir les mêmes caractéristiques de fréquence, de durée, de phase et de polarisation que l'onde d'apprentissage A. Referring to Figure 6, the primary waves Tr1, u2, 1T3, rra, u5 are reflected on the walls 22 of the cavity 12, and interact constructively to form secondary waves ai, 02 at the inlet of the dispersive medium 50. Each secondary wave cry, 02 is single frequency. With reference to FIG. 7, each secondary wave a1, O2 enters the dispersive medium 50. There, according to its frequency, each secondary wave a1, O2 is slowed down or accelerated relative to the other secondary waves a1, O2. secondary waves ai, 02 interact constructively on leaving the dispersive medium 50 so as to form the generated wave r, which is found to have the same frequency, duration, phase and polarization characteristics as the learning wave A.
Cette onde générée r sort alors du système de génération 10 au travers de l'orifice 14. Elle est ensuite émise au moyen du dispositif d'émission 60. This generated wave r then leaves the generation system 10 through the orifice 14. It is then emitted by means of the transmission device 60.
Ce système de génération 10 est ainsi particulièrement avantageux, dans la mesure où il permet de produire des ondes de forte puissance avec un rendement relativement élevé. Tout d'abord, le système de génération 10 permet d'obtenir des ondes de forte puissance en utilisant des sources primaires 16 de relativement faible puissance. En effet, alors que les ondes primaires sont émises par les sources primaires 16 sur une durée relativement longue, ces ondes primaires interagissent constructivement sur une durée relativement brève en entrée du milieu dispersif 50. Ainsi, l'énergie de ces ondes primaires se retrouve condensée sur une durée plus courte, ce qui permet d'avoir une puissance relativement élevée en entrée du milieu dispersif 50, en regard de la puissance d'émission des sources primaires 16. En outre, à cette première compression temporelle de l'énergie des ondes primaires, s'ajoute une deuxième compression temporelle, qui survient lorsque les ondes secondaires ai, a2 traversent le milieu dispersif 50. En effet, comme précisé plus haut, les ondes secondaires ai, az sortent toutes sensiblement simultanément du milieu dispersif 50, ce qui a pour effet que leurs puissances respectives s'additionnent. Il y a ainsi démultiplication des avantages apportés par la cavité réverbérante 12 et par le milieu dispersif 50, ce qui permet d'obtenir un système de génération 10 compact et adapté pour générer des ondes de très forte puissance. This generation system 10 is thus particularly advantageous, insofar as it makes it possible to produce high power waves with relatively high efficiency. First of all, the generation system 10 makes it possible to obtain high power waves by using primary sources 16 of relatively low power. Indeed, while the primary waves are emitted by the primary sources 16 over a relatively long duration, these primary waves interact constructively over a relatively short period of time at the input of the dispersive medium 50. Thus, the energy of these primary waves is condensed. over a shorter period, which makes it possible to have a relatively high power at the input of the dispersive medium 50, compared with the transmission power of the primary sources 16. In addition, at this first temporal compression of the wave energy primary, is added a second temporal compression, which occurs when the secondary waves ai, a2 pass through the dispersive medium 50. Indeed, as specified above, the secondary waves ai, az all leave substantially simultaneously dispersive medium 50, which has the effect that their respective powers add up. There is thus a reduction of the advantages provided by the reverberation cavity 12 and by the dispersive medium 50, which makes it possible to obtain a compact generation system 10 adapted to generate waves of very high power.
En outre, la puissance maximale possible du système de génération 10 peut être augmentée en augmentant simplement le nombre de sources primaires 16 à l'intérieur de la cavité 12. Or le placement de ces sources 16 à l'intérieur de la portion réverbérante 24 est particulièrement aisé, leur positionnement ne devant pas répondre à des exigences de positionnement précis. In addition, the maximum possible power of the generation system 10 can be increased by simply increasing the number of primary sources 16 inside the cavity 12. Now the placement of these sources 16 inside the reverberant portion 24 is particularly easy, since their positioning must not meet precise positioning requirements.
De plus, le système de génération 10 permet d'émettre des ondes de types variés. Il suffit en effet, pendant la phase d'apprentissage, d'émettre une onde d'apprentissage A d'un type particulier pour que le système de génération 10 puisse émettre des ondes de ce type. Il est ainsi possible de faire varier aisément la durée, le spectre de fréquence, la phase et la polarisation de l'onde générée. In addition, the generation system 10 makes it possible to emit waves of various types. During the learning phase, it suffices to transmit a learning wave A of a particular type so that the generation system 10 can emit waves of this type. It is thus possible to easily vary the duration, the frequency spectrum, the phase and the polarization of the wave generated.
Enfin, lors des phases d'émission du système de génération 10, l'énergie électromagnétique des ondes primaires Tri, Tr2, u3, rra, 'ris et secondaires ai, a2 reste relativement diffuse dans la cavité 12, avant de se concentrer pendant un temps très bref en sortie du milieu dispersif 50. Les risques de claquage diélectrique sont ainsi réduits. Un deuxième procédé de génération d'une onde par le système 10 va maintenant être décrit, en regard des Figures 8 à 10. On notera que ce procédé n'est applicable que lorsque le milieu dispersif 50 est un milieu dispersif en fréquence. Finally, during the transmission phases of the generation system 10, the electromagnetic energy of the primary waves Tri, Tr2, u3, rra and secondary, ai, a2 remains relatively diffuse in the cavity 12, before concentrating during a Very short time at the outlet of the dispersive medium 50. The risks of dielectric breakdown are thus reduced. A second method of generating a wave by the system 10 will now be described, with reference to Figures 8 to 10. Note that this method is applicable only when the dispersive medium 50 is a frequency-dispersive medium.
A la différence du premier procédé, la source d'apprentissage 62 est placée à l'intérieur de la cavité réverbérante 12, face à l'entrée du milieu dispersif 50 pour les ondes sortant de la cavité 12. Elle est disposée en amont du milieu dispersif 50 relativement au sens de propagation des ondes primaires générées par les sources primaires 16. Comme visible sur la Figure 8, la source d'apprentissage 62 émet dans un premier temps une onde d'apprentissage A' dans la cavité réverbérante 12, à l'opposée du milieu dispersif 50, cette onde d'apprentissage A' présentant une rampe en fréquence. Cette onde d'apprentissage A' se réfléchit ensuite sur les parois 22 de la cavité 12, avant d'être captée par les sources primaires 16, comme visible sur la Figure 9. Chaque source primaire 16 capte donc une portion de l'onde d'apprentissage A' et transmet au module de pilotage 20 un signal électrique de réception correspondant à ladite portion. Le module de pilotage 20 enregistre ce signal électrique de réception et effectue une symétrisation temporelle et une amplification dudit signal, pour générer un signal de commande de la source primaire 16. Ce signal de commande est enregistré dans une mémoire du module de pilotage 20. Ces étapes sont de préférence répétées à plusieurs reprises, l'onde d'apprentissage A' étant changée à chaque reprise. Une pluralité de signaux de commande est ainsi enregistrée pour chaque source primaire 16, chaque signal de commande correspondant à une portion d'onde d'apprentissage spécifique. Puis, en référence à la Figure 10, lors d'une phase d'émission du système de génération 10, le module de pilotage 20 transmet à chaque source primaire 16 le signal de commande de ladite source 16. Chaque source 16 émet alors une onde primaire u1', n2', TT3', Tr4', Tr5' correspondant audit signal de commande. Unlike the first method, the learning source 62 is placed inside the reverberant cavity 12, opposite the inlet of the dispersive medium 50 for the waves leaving the cavity 12. It is disposed upstream of the medium in the direction of propagation of the primary waves generated by the primary sources 16. As can be seen in FIG. 8, the learning source 62 emits at first a learning wave A 'in the reverberant cavity 12, at the same time. opposite of the dispersive medium 50, this learning wave A 'having a frequency ramp. This learning wave A 'is then reflected on the walls 22 of the cavity 12, before being picked up by the primary sources 16, as can be seen in FIG. 9. Each primary source 16 thus captures a portion of the waveform. learning A 'and transmits to the control module 20 an electrical reception signal corresponding to said portion. The control module 20 records this electrical reception signal and performs a time symmetrization and an amplification of said signal, to generate a control signal from the primary source 16. This control signal is stored in a memory of the control module 20. These steps are preferably repeated several times, the learning wave A 'being changed each time. A plurality of control signals is thus recorded for each primary source 16, each control signal corresponding to a specific learning wave portion. Then, with reference to FIG. 10, during a transmission phase of the generation system 10, the control module 20 transmits to each primary source 16 the control signal of said source 16. Each source 16 then emits a wave primary u1 ', n2', TT3 ', Tr4', Tr5 'corresponding to said control signal.
Ces ondes primaires Tr1', TT3'1 TT4', Tr5' se réfléchissent sur les parois 22 de la cavité 12, et interagissent constructivement pour reformer l'onde d'apprentissage A' à l'entrée du milieu dispersif 50, comme visible sur la Figure 11. Le vecteur d'onde est alors orienté vers le milieu dispersif 50, et l'onde d'apprentissage A' ainsi reformée pénètre dans le milieu dispersif 50. These primary waves Tr1 ', TT3'1 TT4', Tr5 'are reflected on the walls 22 of the cavity 12, and interact constructively to reform the learning wave A' at the inlet of the dispersive medium 50, as visible on FIG. 11. The wave vector is then oriented towards the dispersive medium 50, and the learning wave A 'thus reformed penetrates into the dispersive medium 50.
L'onde d'apprentissage A' présentant une rampe en fréquence, elle est comprimée temporellement par le milieu dispersif 50, et on obtient alors en sortie du milieu dispersif 50 une onde générée r de durée inférieure et de puissance instantanée supérieure à celles de l'onde d'apprentissage A'.35 Since the learning wave A 'has a frequency ramp, it is compressed temporally by the dispersive medium 50, and a dissipated wave r of shorter duration and instantaneous power greater than those of the first one is obtained at the output of the dispersive medium 50. learning wave A'.35
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