WO2016037968A1 - Spherical radome for protecting an antenna and associated antenna - Google Patents
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- WO2016037968A1 WO2016037968A1 PCT/EP2015/070360 EP2015070360W WO2016037968A1 WO 2016037968 A1 WO2016037968 A1 WO 2016037968A1 EP 2015070360 W EP2015070360 W EP 2015070360W WO 2016037968 A1 WO2016037968 A1 WO 2016037968A1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
Definitions
- the present invention relates to the field of spherical radomes for protecting a radar antenna for controlling or monitoring air traffic.
- the invention finds a particularly advantageous application for radomes protecting large antennas, that is to say radomes whose diameter is between 5 meters and 20 meters.
- radomes Large antennas of civil or military air traffic control radars are often protected by spherical radomes. The dimensions of these antennas require radomes whose large diameter (between 5m and 20m) requires a realization in several subassemblies (panels) assembled during installation on site.
- FIG. 1 shows a radome 10a having a crown cap 1 1 and eight panels 12a cut along the meridians 13 at 45 °.
- Fig. 1 (b) the eight panels 12b are cut in parallel to obtain two levels 16a, 16b of eight panels 12b.
- Figure 8 (c) the eight panels 12c of the second level 1 6b are rotated 22.5 °. Many variations are possible depending on the diameter and the maximum dimensions desired for the panels.
- FIG. 2 represents an example of a junction zone 22 between two panels 21a and 21b of sandwich technology comprising two skins made of dielectric composite material 24a and 24b and a foam core 25.
- the mechanical fastening is ensured by means of A row of bolts 23.
- This junction introduces into the field radiated by the antenna a disturbance in phase and in amplitude which results in a modification of the radiation pattern thereof.
- Figure 3 shows a rectangular radar antenna 34 which rotates about a vertical axis (360 ° azimuth sweep) inside a spherical radome consisting of panels 21 cut along the meridians 23.
- Figure 4 gives an example projection of a junction on the surface of the antenna 34.
- the width "d" of the disturbed zone 35 corresponds to the width of the junction zone.
- Its X position on the surface of the antenna is variable during the rotation. For some directions several junctions can intervene but it is the one that projects closest to the center of the antenna which intervenes mainly.
- Figure 5 gives the shape of the radiation patterns of the antenna alone
- the angles a and ⁇ give the direction of observation in the reference of the antenna respectively with respect to X and Y.
- the antenna being rectangular, its secondary lobes 46 and 47 are arranged in the main horizontal planes (axis a) and vertical ( ⁇ axis).
- the radiation pattern of the perturbation 49 is very broad in a (its width is close to ⁇ / d in radians, with ⁇ : wavelength) and has a directivity close to that of the ⁇ antenna.
- the radiation pattern of the antenna in the radome is the sum of the diagram of the single antenna 48 and the perturbation diagram 49. sum, (in complex numbers), can give an increase or a reduction of the level in certain directions according to the relative phases of the two diagrams of radiation. Moreover, this relative phase rotates according to the rotation of the antenna and therefore necessarily passes through all the possible values.
- the present invention intends to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a radome whose junctions are inclined so that the radiation pattern of the disturbance is not superimposed on the secondary lobes of the antenna.
- the present invention relates to a spherical radome protecting an antenna, said radome having a circular base, a circular crown cap, and a plurality of panels integrally connecting said circular base to said crown cap, said panels being integrally connected to each other by junctions, each junction being arranged in an inclined curve between said circular base and said crown cap.
- the invention makes it possible to limit the disturbance of the antenna by the radome.
- the degradation of the level of the secondary lobes of the antenna is limited in the planes or those are already maximums.
- the invention also makes it possible to keep panels of large dimensions with a minimum number of panels for a radome while remaining adapted to the constraints of realization, transport and installation.
- the radome is thus formed of a limited number of different types of panels with one or two types of panels and a crown cap to minimize tooling costs and manufacturing molds.
- each inclined curve is a loxodrome of the spherical radome.
- each loxodrome is inclined at an angle of between 45 ° and 80 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome.
- each loxodrome is inclined at an angle of 60 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome.
- each loxodrome is inclined at an angle of 45 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome.
- An angle of 45 ° gives the best separation between the disturbance diagram and the two main planes containing the antenna side lobes. Only the side lobes very close to the main lobe are degraded. However the length of the panels is greater than for an inclination of 60 °. The choice of the angle is therefore a compromise between the size of the panels and the angular width of the zone of the disturbed near lobes.
- the panels are cut in at least two parts substantially equal in the lengthwise direction.
- each inclined curve being a loxodrome of the spherical radome inclined at an angle of 45 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome
- the panels are cut into at least two parts according to loxodromies of the spherical radome inclined at an angle of -45 ° with respect to said horizontal parallel of said spherical radome.
- each inclined curve follows a parametric equation given by:
- N is the number of panels on the circumference of the radome, where z is the vertical axis and ⁇ is the parameter corresponding to the angle in the horizontal plane.
- said radome comprises eight panels.
- the number of panels on the circumference is chosen according to the diameter of the radome to obtain a minimum number of panels of suitable dimensions for manufacture and transport. In general, a panel width of 2m is chosen.
- the present invention relates to an antenna comprising a spherical protective radome according to the invention.
- Figure 1 illustrates three embodiments of a spherical radome cut along its meridians and a parallel in a front view
- Figure 2 illustrates a junction between two panels of a spherical radome in a sectional view
- Figure 3 illustrates a spherical radome containing a rectangular antenna in a front view in transparency
- Figure 4 illustrates a projection of the disturbance of the rectangular antenna of Figure 3 due to the junction between two panels
- Figure 5 illustrates a radiation pattern of the rectangular antenna of Figure 3;
- Figure 6 illustrates a section of the radiation pattern of Figure 5;
- FIG. 7 illustrates a spherical radome having inclined junctions according to an embodiment of the invention in a front view
- FIG. 8 illustrates a projection of the disturbance of a rectangular antenna integrated in the radome of FIG. 7 due to the junction between two panels;
- Figure 9 illustrates a radiation pattern of a rectangular antenna integrated in the radome of Figure 7;
- Figure 10 illustrates a section of the radiation pattern of Figure 9.
- Figure 1 1 illustrates three embodiments of a spherical radome cut according to its loxodromies according to the invention in a front view.
- Figure 7 reveals an embodiment of a spherical radome 60a having a crown cap 61 and eight panels 62a cut along inclined junctions 63a.
- the circular crown cap 61 is substantially domed at its center.
- Figure 8 shows the projection of the inclined junction 63a of an angle ⁇ 0 to the surface of an antenna 68 integrated in the radome of the invention.
- the disturbed area 69 corresponds to the junction 63a.
- the X position on the surface of the antenna 68 is variable during the rotation.
- Figure 9 reveals the pattern of radiation patterns of antenna 68 alone and junction perturbation 63a shown in contour lines.
- the angles a and ⁇ give the direction of observation in the reference of the antenna 68 respectively with respect to X and Y.
- the antenna being rectangular, its secondary lobes 46 and 47 are arranged in the main horizontal planes (axis a) and vertical ( ⁇ axis).
- the radiation pattern of the perturbation 70 is inclined at an angle ⁇ 0 with respect to the axis ⁇ . It is no longer superimposed on the secondary lobes of the antenna in the main planes 46 and 47.
- the radiation pattern of the antenna in the radome is the sum of the diagram of the single antenna 68 and the perturbation diagram 70.
- N is the number of panels 62a, 62b, 62c, 62d on the circumference of the radome, where z is the vertical axis and ⁇ is the parameter corresponding to the angle in the horizontal plane.
- the panels 62d are cut in two parts according to loxodromies of the spherical radome 60d inclined at an angle of -45 ° with respect to a horizontal parallel. This embodiment makes it possible to obtain two levels of eight panels 62d.
- the choice of the loxodromies is not the only one possible, other types of curves can make it possible to optimize the orientation of the disturbing lobe due to the junctions as a function of the elevated pointing angle in order to obtain the desired performances of the antenna in the radome.
- the number of panels on the circumference as well as the number of levels are chosen to reconcile at best the electromagnetic and mechanical performances with the requirements of manufacturing, transport and installation at an optimal cost.
Abstract
The invention relates to a spherical radome (60a) for protecting an antenna, said radome comprising a circular base (67), a circular cap (61), and a plurality of panels (62a) solidly connecting the circular base (67) to the cap (61), said panels (62a) being solidly connected to one another by joints (63a), each joint (63a) being arranged along an inclined curve between the circular base (67) and the cap (61).
Description
RADÔME SPHERIQUE DE PROTECTION D'UNE ANTENNE SPHERICAL RADOME PROTECTING AN ANTENNA
ET ANTENNE ASSOCIEE Domaine de l'invention AND ASSOCIATED ANTENNA Field of the invention
La présente invention se rapporte au domaine des radômes sphériques de protection d'une antenne radar de contrôle ou de surveillance du trafic aérien. The present invention relates to the field of spherical radomes for protecting a radar antenna for controlling or monitoring air traffic.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les radomes de protection des antennes de grande dimension, c'est-à-dire les radômes dont le diamètre est compris entre 5 mètres et 20 mètres. The invention finds a particularly advantageous application for radomes protecting large antennas, that is to say radomes whose diameter is between 5 meters and 20 meters.
Etat de la technique State of the art
Les grandes antennes des radars de contrôle du trafic aérien civils ou militaires sont souvent protégées par des radômes de forme sphérique. Les dimensions de ces antennes nécessitent des radômes dont le diamètre important (compris entre 5m et 20m) impose une réalisation en plusieurs sous ensembles (panneaux) assemblés lors de l'installation sur site. Large antennas of civil or military air traffic control radars are often protected by spherical radomes. The dimensions of these antennas require radomes whose large diameter (between 5m and 20m) requires a realization in several subassemblies (panels) assembled during installation on site.
Différentes techniques de découpe de la sphère en panneaux sont couramment utilisées. La plus simple consiste à découper la sphère suivant ses méridiens et parallèles pour obtenir des panneaux de dimensions permettant une fabrication, un transport et une installation conduisant à un coût raisonnable. La structure de ce type de radôme est donnée par la Figure 1 . La Figure 1 (a) montre un radôme 10a comportant une calotte sommitale 1 1 et huit panneaux 12a découpés suivant les méridiens 13 à 45°. Sur la Figure 1 (b) les huit panneaux 12b sont coupés suivant un parallèle 15 pour obtenir deux niveaux 1 6a, 1 6b de huit panneaux 12b. Sur la Figure 8(c) les huit panneaux 12c du deuxième niveau 1 6b sont pivotés de 22.5°. De nombreuses variantes sont possibles en fonction du diamètre et des dimensions maximales souhaitées pour les panneaux. Different techniques of cutting the sphere into panels are commonly used. The simplest is to cut the sphere along its meridians and parallels to obtain panels of dimensions allowing manufacture, transport and installation leading to a reasonable cost. The structure of this type of radome is given in Figure 1. Figure 1 (a) shows a radome 10a having a crown cap 1 1 and eight panels 12a cut along the meridians 13 at 45 °. In Fig. 1 (b) the eight panels 12b are cut in parallel to obtain two levels 16a, 16b of eight panels 12b. In Figure 8 (c) the eight panels 12c of the second level 1 6b are rotated 22.5 °. Many variations are possible depending on the diameter and the maximum dimensions desired for the panels.
D'autres techniques de découpe sont également connues comme, par exemple, celle en forme de ballon de football, qui utilise des panneaux de forme hexagonale et pentagonale avec éventuellement une découpe supplémentaire de chaque panneau
ainsi obtenus en plusieurs morceaux. Ou encore des découpes dites aléatoires ou quasi-aléatoires qui conduisent à des structures plus complexes à fabriquer. Other cutting techniques are also known as, for example, that in the form of a football, which uses panels of hexagonal and pentagonal shape with possibly an additional cut of each panel thus obtained in several pieces. Or so-called random or quasi-random cuts that lead to more complex structures to manufacture.
Le fait de découper le radôme en panneaux introduit des zones de jonction entre ces panneaux dont le comportement en transparence électromagnétique est forcément différent de celui du reste du radôme. Cutting the radome into panels introduces junction areas between these panels whose behavior in electromagnetic transparency is necessarily different from that of the rest of the radome.
La Figure 2 représente un exemple d'une zone de jonction 22 entre deux panneaux 21 a et 21 b de technologie sandwich comprenant deux peaux en matériau composite diélectrique 24a et 24b et une âme en mousse 25. La fixation mécanique est assurée au moyen d'une rangée de boulons 23. Cette jonction, introduit dans le champ rayonné par l'antenne une perturbation en phase et en amplitude qui se traduit par une modification du diagramme de rayonnement de celle ci. FIG. 2 represents an example of a junction zone 22 between two panels 21a and 21b of sandwich technology comprising two skins made of dielectric composite material 24a and 24b and a foam core 25. The mechanical fastening is ensured by means of A row of bolts 23. This junction introduces into the field radiated by the antenna a disturbance in phase and in amplitude which results in a modification of the radiation pattern thereof.
La Figure 3 montre une antenne radar rectangulaire 34 qui tourne autour d'un axe vertical (balayage en azimut sur 360°) à l'intérieur d'un radôme sphérique constitué de panneaux 21 découpés suivant les méridiens 23. La Figure 4 donne un exemple de la projection d'une jonction à la surface de l'antenne 34. La largeur « d » de la zone perturbée 35 correspond à la largeur de la zone de jonction. Sa position en X à la surface de l'antenne est variable au cours de la rotation. Pour certaines directions plusieurs jonctions peuvent intervenir mais c'est celle qui se projette le plus prés du centre de l'antenne qui intervient principalement. La Figure 5 donne l'allure des diagrammes de rayonnement de l'antenne seuleFigure 3 shows a rectangular radar antenna 34 which rotates about a vertical axis (360 ° azimuth sweep) inside a spherical radome consisting of panels 21 cut along the meridians 23. Figure 4 gives an example projection of a junction on the surface of the antenna 34. The width "d" of the disturbed zone 35 corresponds to the width of the junction zone. Its X position on the surface of the antenna is variable during the rotation. For some directions several junctions can intervene but it is the one that projects closest to the center of the antenna which intervenes mainly. Figure 5 gives the shape of the radiation patterns of the antenna alone
48 et de la perturbation due à la jonction 49 représentés en courbes de niveau. Les angles a et β donnent la direction d'observation dans le repère de l'antenne respectivement par rapport à X et Y. L'antenne étant rectangulaire, ses lobes secondaires 46 et 47 sont disposés dans les plans principaux horizontal (axe a) et vertical (axe β). Le lobe principal 45 est normal à l'antenne (α=β=0). A l'extérieur des plans principaux, les lobes secondaires (non représentés) sont pratiquement inexistants. Le diagramme de rayonnement de la perturbation 49 est très large en a (sa largeur est voisine de λ/d en radian, avec λ : longueur d'onde) et possède une directivité voisine de celle de l'antenne en β. Le diagramme de rayonnement de l'antenne dans le radôme est la somme du diagramme de l'antenne seule 48 et du diagramme de la perturbation 49. Cette
somme, (en nombres complexes), peut donner une augmentation ou une réduction du niveau dans certaines directions en fonction des phases relatives des deux diagrammes de rayonnement. De plus cette phase relative tourne en fonction de la rotation de l'antenne et passe donc obligatoirement par toutes les valeurs possibles. La figure 6 donne les diagrammes de rayonnement en azimut (coupe en a, avec β=0) pour l'antenne seule 48, la perturbation 49 et l'antenne dans le radôme 50. Cet exemple de résultat, pour une phase relative de 0°, correspond à une antenne de 2m par 1 m à 3GHz avec une jonction de largeur 80mm introduisant une perturbation de 2 dB environ. Une forte dégradation du niveau de certains lobes secondaires atteignant plus de 5dB dans certaines directions est observée. L'enveloppe des lobes secondaires maximums est fortement dégradée. Le niveau de lobes secondaires de l'antenne seule qui était déjà maximum dans le plan de coupe β=0 (plan principal) est fortement dégradé par la présence du radôme à cause des jonctions entre les panneaux découpés suivant les méridiens. Le même comportement est obtenu dans le plan principal a =0 (élévation) pour des jonctions suivant les parallèles de la sphère. Une réduction de la perturbation liée à la jonction est envisageable mais le même problème se posera dans le cas d'une antenne de meilleure qualité avec des lobes secondaires initiaux plus faibles. 48 and the perturbation due to the junction 49 represented in contour lines. The angles a and β give the direction of observation in the reference of the antenna respectively with respect to X and Y. The antenna being rectangular, its secondary lobes 46 and 47 are arranged in the main horizontal planes (axis a) and vertical (β axis). The main lobe 45 is normal to the antenna (α = β = 0). Outside the main planes, the secondary lobes (not shown) are practically non-existent. The radiation pattern of the perturbation 49 is very broad in a (its width is close to λ / d in radians, with λ: wavelength) and has a directivity close to that of the β antenna. The radiation pattern of the antenna in the radome is the sum of the diagram of the single antenna 48 and the perturbation diagram 49. sum, (in complex numbers), can give an increase or a reduction of the level in certain directions according to the relative phases of the two diagrams of radiation. Moreover, this relative phase rotates according to the rotation of the antenna and therefore necessarily passes through all the possible values. FIG. 6 gives the azimuth radiation diagrams (section at a, with β = 0) for the single antenna 48, the perturbation 49 and the antenna in the radome 50. This example result, for a relative phase of 0 °, corresponds to an antenna of 2m by 1 m at 3GHz with a junction of width 80mm introducing a disturbance of about 2 dB. A strong degradation of the level of certain sidelobes reaching more than 5 dB in certain directions is observed. The envelope of the maximum side lobes is strongly degraded. The side-lobe level of the only antenna that was already maximum in the plane of section β = 0 (main plane) is strongly degraded by the presence of the radome because of the junctions between the panels cut along the meridians. The same behavior is obtained in the main plane a = 0 (elevation) for junctions following the parallels of the sphere. A reduction in the junction perturbation is possible but the same problem will arise in the case of a better quality antenna with lower initial sidelobes.
Exposé de l'invention Presentation of the invention
La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un radôme dont les jonctions sont inclinées de telle sorte que le diagramme de rayonnement de la perturbation ne se superpose pas aux lobes secondaires de l'antenne. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention concerne un radôme sphérique de protection d'une antenne, ledit radôme comportant une base circulaire, une calotte sommitale circulaire, et une pluralité de panneaux reliant solidairement ladite base circulaire à ladite calotte sommitale, lesdits panneaux étant reliés solidairement entre eux par des jonctions, chaque jonction étant disposée suivant une courbe inclinée entre ladite base circulaire et ladite calotte sommitale.
L'invention permet de limiter la perturbation de l'antenne par le radôme. Notamment, la dégradation du niveau des lobes secondaires de l'antenne est limitée dans les plans ou ceux ci sont déjà maximums. L'invention permet également de conserver des panneaux de grandes dimensions avec un nombre de panneaux minimum pour un radôme tout en restant adaptés aux contraintes de réalisation, transport et installation. Le radôme est ainsi formé d'un nombre limité de types de panneaux différents avec un ou deux types de panneaux et une calotte sommitale permettant de minimiser les frais d'outillage et les moules de fabrication. The present invention intends to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a radome whose junctions are inclined so that the radiation pattern of the disturbance is not superimposed on the secondary lobes of the antenna. For this purpose, according to a first aspect, the present invention relates to a spherical radome protecting an antenna, said radome having a circular base, a circular crown cap, and a plurality of panels integrally connecting said circular base to said crown cap, said panels being integrally connected to each other by junctions, each junction being arranged in an inclined curve between said circular base and said crown cap. The invention makes it possible to limit the disturbance of the antenna by the radome. In particular, the degradation of the level of the secondary lobes of the antenna is limited in the planes or those are already maximums. The invention also makes it possible to keep panels of large dimensions with a minimum number of panels for a radome while remaining adapted to the constraints of realization, transport and installation. The radome is thus formed of a limited number of different types of panels with one or two types of panels and a crown cap to minimize tooling costs and manufacturing molds.
Selon un mode de réalisation, chaque courbe inclinée est une loxodromie du radôme sphérique. According to one embodiment, each inclined curve is a loxodrome of the spherical radome.
Selon un mode de réalisation, chaque loxodromie est inclinée d'un angle compris entre 45° et 80° par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique. According to one embodiment, each loxodrome is inclined at an angle of between 45 ° and 80 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome.
Selon un mode de réalisation, chaque loxodromie est inclinée d'un angle de 60° par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique. According to one embodiment, each loxodrome is inclined at an angle of 60 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome.
Selon un mode de réalisation, chaque loxodromie est inclinée d'un angle de 45° par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique. According to one embodiment, each loxodrome is inclined at an angle of 45 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome.
Un angle de 45° donne la meilleure séparation entre le diagramme de la perturbation et les deux plans principaux contenant les lobes secondaires de l'antenne. Seuls les lobes secondaires très proches du lobe principal sont dégradés. Cependant la longueur des panneaux est plus importante que pour une inclinaison de 60°. Le choix de l'angle est donc un compromis entre la taille des panneaux et la largeur angulaire de la zone des lobes proches perturbés. An angle of 45 ° gives the best separation between the disturbance diagram and the two main planes containing the antenna side lobes. Only the side lobes very close to the main lobe are degraded. However the length of the panels is greater than for an inclination of 60 °. The choice of the angle is therefore a compromise between the size of the panels and the angular width of the zone of the disturbed near lobes.
Selon un mode de réalisation, les panneaux sont coupés en au moins deux parties sensiblement égales dans le sens de la longueur. According to one embodiment, the panels are cut in at least two parts substantially equal in the lengthwise direction.
Selon un mode de réalisation, chaque courbe inclinée étant une loxodromie du radôme sphérique inclinée d'un angle de 45° par rapport à une parallèle horizontale dudit radôme sphérique, les panneaux sont coupés en au moins deux parties suivant
des loxodromies du radôme sphérique inclinées d'un angle de -45° par rapport à ladite parallèle horizontale dudit radôme sphérique. According to one embodiment, each inclined curve being a loxodrome of the spherical radome inclined at an angle of 45 ° with respect to a horizontal parallel of said spherical radome, the panels are cut into at least two parts according to loxodromies of the spherical radome inclined at an angle of -45 ° with respect to said horizontal parallel of said spherical radome.
Selon un mode de réalisation, chaque courbe inclinée suit une équation paramétrique donnée par : According to one embodiment, each inclined curve follows a parametric equation given by:
X ~ R ch{k0) ' y ~ R ch{k0) ' Z ~ R th^k X ~ R ch (k0) ' y ~ R ch (k0)' Z ~ R th ^ k
2π 2π
avec 0 < n < N =— , with 0 <n <N = -,
<Po <Po
N étant le nombre de panneaux sur la circonférence du radôme, z étant l'axe vertical et Θ étant le paramètre correspondant à l'angle dans le plan horizontal. Where N is the number of panels on the circumference of the radome, where z is the vertical axis and Θ is the parameter corresponding to the angle in the horizontal plane.
Selon un mode de réalisation, ledit radôme comporte huit panneaux. Le nombre de panneau sur la circonférence est choisi en fonction du diamètre du radome pour obtenir un nombre minimal de panneaux de dimensions convenable pour la fabrication et le transport. En général on choisi une largeur de panneau voisine de 2m. According to one embodiment, said radome comprises eight panels. The number of panels on the circumference is chosen according to the diameter of the radome to obtain a minimum number of panels of suitable dimensions for manufacture and transport. In general, a panel width of 2m is chosen.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne une antenne comportant un radôme sphérique de protection selon l'invention. According to a second aspect, the present invention relates to an antenna comprising a spherical protective radome according to the invention.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, des modes de réalisation de l'invention, en référence aux Figures dans lesquelles : The invention will be better understood by means of the description, given below purely for explanatory purposes, of the embodiments of the invention, with reference to the figures in which:
« la Figure 1 (état de la technique) illustre trois modes de réalisation d'un radôme sphérique découpé suivant ses méridiens et une parallèle dans une vue de face ; "Figure 1 (state of the art) illustrates three embodiments of a spherical radome cut along its meridians and a parallel in a front view;
• la Figure 2 (état de la technique) illustre une jonction entre deux panneaux d'un radôme sphérique dans une vue en coupe ; « la Figure 3 (état de la technique) illustre un radôme sphérique contenant une antenne rectangulaire dans une vue de face en transparence ;
• la Figure 4 (état de la technique) illustre une projection de la perturbation de l'antenne rectangulaire de la Figure 3 due à la jonction entre deux panneaux ; • Figure 2 (state of the art) illustrates a junction between two panels of a spherical radome in a sectional view; "Figure 3 (state of the art) illustrates a spherical radome containing a rectangular antenna in a front view in transparency; • Figure 4 (state of the art) illustrates a projection of the disturbance of the rectangular antenna of Figure 3 due to the junction between two panels;
• la Figure 5 (état de la technique) illustre un diagramme de rayonnement de l'antenne rectangulaire de la Figure 3 ; • Figure 5 (state of the art) illustrates a radiation pattern of the rectangular antenna of Figure 3;
• la Figure 6 (état de la technique) illustre une coupe du diagramme de rayonnement de la Figure 5 ; Figure 6 (state of the art) illustrates a section of the radiation pattern of Figure 5;
• la Figure 7 illustre un radôme sphérique comportant des jonctions inclinées selon un mode de réalisation de l'invention dans une vue de face ; FIG. 7 illustrates a spherical radome having inclined junctions according to an embodiment of the invention in a front view;
• la Figure 8 illustre une projection de la perturbation d'une antenne rectangulaire intégrée dans le radôme de la Figure 7 due à la jonction entre deux panneaux ; FIG. 8 illustrates a projection of the disturbance of a rectangular antenna integrated in the radome of FIG. 7 due to the junction between two panels;
• la Figure 9 illustre un diagramme de rayonnement d'une antenne rectangulaire intégrée dans le radôme de la Figure 7 ; Figure 9 illustrates a radiation pattern of a rectangular antenna integrated in the radome of Figure 7;
• la Figure 10 illustre une coupe du diagramme de rayonnement de la Figure 9 ; et Figure 10 illustrates a section of the radiation pattern of Figure 9; and
• la Figure 1 1 illustre trois modes de réalisation d'un radôme sphérique découpé suivant ses loxodromies selon l'invention dans une vue de face. • Figure 1 1 illustrates three embodiments of a spherical radome cut according to its loxodromies according to the invention in a front view.
Description détaillée des modes de réalisation de l'invention DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS OF THE INVENTION
La Figure 7 révèle un mode de réalisation d'un radôme sphérique 60a comportant une calotte sommitale 61 et huit panneaux 62a découpés suivant des jonctions inclinées 63a. De préférence, la calotte sommitale 61 circulaire est sensiblement bombée en son centre. Le profil de la découpe pour ce mode de réalisation est obtenu par l'intersection d'un plan incliné d'un angle φ0 = 60° par rapport à une parallèle horizontale 65 du radôme sphérique 60a puis tourné de n x=45° autour de l'axe vertical avec 0 <n<8. Figure 7 reveals an embodiment of a spherical radome 60a having a crown cap 61 and eight panels 62a cut along inclined junctions 63a. Preferably, the circular crown cap 61 is substantially domed at its center. The profile of the cutout for this embodiment is obtained by the intersection of a plane inclined at an angle φ 0 = 60 ° with respect to a horizontal parallel 65 of the spherical radome 60a and then rotated by nx = 45 ° around the vertical axis with 0 <n <8.
La Figure 8 donne la projection de la jonction inclinée 63a d'un angle φ0 à la surface d'une antenne 68 intégrée dans le radôme de l'invention. La zone perturbée
69 correspond à la jonction 63a. La position en X à la surface de l'antenne 68 est variable au cours de la rotation. Figure 8 shows the projection of the inclined junction 63a of an angle φ 0 to the surface of an antenna 68 integrated in the radome of the invention. The disturbed area 69 corresponds to the junction 63a. The X position on the surface of the antenna 68 is variable during the rotation.
La Figure 9 révèle l'allure des diagrammes de rayonnement de l'antenne 68 seule et de la perturbation due à la jonction 63a représentés en courbes de niveau. Les angles a et β donnent la direction d'observation dans le repère de l'antenne 68 respectivement par rapport à X et Y. L'antenne étant rectangulaire, ses lobes secondaires 46 et 47 sont disposés dans les plans principaux horizontal (axe a) et vertical (axe β). Le lobe principal 45 est normal à l'antenne (α=β=0). A l'extérieur des plans principaux, les lobes secondaires (non représentés) sont pratiquement inexistants. Le diagramme de rayonnement de la perturbation 70 est incliné d'un angle φ0 par rapport à l'axe α. Il ne se superpose plus aux lobes secondaires de l'antenne dans les plans principaux 46 et 47. Figure 9 reveals the pattern of radiation patterns of antenna 68 alone and junction perturbation 63a shown in contour lines. The angles a and β give the direction of observation in the reference of the antenna 68 respectively with respect to X and Y. The antenna being rectangular, its secondary lobes 46 and 47 are arranged in the main horizontal planes (axis a) and vertical (β axis). The main lobe 45 is normal to the antenna (α = β = 0). Outside the main planes, the secondary lobes (not shown) are practically non-existent. The radiation pattern of the perturbation 70 is inclined at an angle φ 0 with respect to the axis α. It is no longer superimposed on the secondary lobes of the antenna in the main planes 46 and 47.
Le diagramme de rayonnement de l'antenne dans le radôme est la somme du diagramme de l'antenne seule 68 et du diagramme de la perturbation 70. La Figure 10 donne les diagrammes de rayonnement en azimut (coupe en a, avec β=0) pour l'antenne seule 68, la perturbation 70 et l'antenne dans le radôme 60a de la Figure 7. Cet exemple de résultat, pour une phase relative de 0°, correspond à une antenne de 2mx1 m à 3GHz avec une jonction de largeur 80mm inclinée d'un angle φ0 =60° introduisant une perturbation de 2 dB environ. Seule la zone des lobes secondaires proches 72 est légèrement perturbée par la jonction 63a. A l'extérieur de cette zone 72, le diagramme de rayonnement de l'antenne dans le radôme 71 est pratiquement identique à celui de l'antenne seule 68. Les lobes secondaires ne sont pas dégradés par la perturbation due à la jonction 63a. The radiation pattern of the antenna in the radome is the sum of the diagram of the single antenna 68 and the perturbation diagram 70. Figure 10 gives the azimuth radiation diagrams (section at a, with β = 0) for the single antenna 68, the disturbance 70 and the antenna in the radome 60a of Figure 7. This example of result, for a relative phase of 0 °, corresponds to an antenna of 2mx1 m at 3GHz with a junction of width 80mm inclined at an angle φ 0 = 60 ° introducing a disturbance of about 2 dB. Only the zone of the near side lobes 72 is slightly disturbed by the junction 63a. Outside this zone 72, the radiation pattern of the antenna in the radome 71 is substantially identical to that of the single antenna 68. The side lobes are not degraded by the perturbation due to the junction 63a.
Les résultats précédents sont donnés pour une antenne dont le pointage est nul en élévation (Le lobe principal est dans le plan horizontal). En réalité de nombreux radars possèdent une antenne dont le pointage est variable en élévation (orientation mécanique ou balayage électronique ou multifaisceaux). Dans ce cas l'angle ψο de la projection de la jonction inclinée sur l'antenne peut varier avec l'angle de pointage en élévation si l'équation du profil de découpe inclinée n'est pas choisie correctement. Il existe une courbe permettant de conserver un angle ψο constant quelque soit le pointage en élévation. Cette courbe est la loxodromie, bien connue en
navigation aérienne ou maritime, qui possède la propriété de présenter un angle constant avec les méridiens et les parallèles de la sphère. Une découpe en panneaux suivant les loxodromies permet donc d'avoir une projection inclinée d'un angle φ0 constant quelque soit le pointage en élévation. L'équation paramétrique de cette courbe sur la sphère de rayon R est donnée par :
The previous results are given for an antenna whose score is zero in elevation (The main lobe is in the horizontal plane). In reality, many radars have an antenna whose pointing is variable in elevation (mechanical orientation or electronic scanning or multibeam). In this case the angle ψο of the projection of the inclined junction on the antenna may vary with the elevation pointing angle if the equation of the inclined cutting profile is not selected correctly. There is a curve to maintain a constant angle quelqueο regardless of the pointing in elevation. This curve is the loxodrome, well known in aerial or maritime navigation, which has the property of presenting a constant angle with the meridians and parallels of the sphere. A panel cut along the loxodromies thus allows to have an inclined projection of a constant angle φ 0 whatever the elevation score. The parametric equation of this curve on the sphere of radius R is given by:
2π 2π
avec 0 < n < N =— , with 0 <n <N = -,
N étant le nombre de panneaux 62a, 62b, 62c, 62d sur la circonférence du radôme, z étant l'axe vertical et Θ étant le paramètre correspondant à l'angle dans le plan horizontal. Where N is the number of panels 62a, 62b, 62c, 62d on the circumference of the radome, where z is the vertical axis and Θ is the parameter corresponding to the angle in the horizontal plane.
La Figure 1 1 donne l'allure de ces courbes pour une découpe à huit panneaux 62b, 62c, 62d (θ0= 45°), la Figure 1 1 (a) pour un angle φ0= 60°, les Figure 1 1 (b) et 1 1 (c) pour un angle ψο=45°. Sur la figure 1 1 (c), les panneaux 62d sont coupés en deux parties suivant des loxodromies du radôme sphérique 60d inclinées d'un angle de -45° par rapport à une parallèle horizontale. Ce mode de réalisation permet d'obtenir deux niveaux de huit panneaux 62d. FIG. 11 gives the shape of these curves for an eight-panel cut 62b, 62c, 62d (θ 0 = 45 °), FIG. 11 (a) for an angle φ 0 = 60 °, FIG. (b) and 1 1 (c) for an angle ψο = 45 °. In FIG. 11 (c), the panels 62d are cut in two parts according to loxodromies of the spherical radome 60d inclined at an angle of -45 ° with respect to a horizontal parallel. This embodiment makes it possible to obtain two levels of eight panels 62d.
Le choix des loxodromies n'est pas le seul possible, d'autre types de courbes peuvent permettre d'optimiser l'orientation du lobe perturbateur dû aux jonctions en fonction de l'angle de pointage en élévation afin d'obtenir les performances souhaitées de l'antenne dans le radôme. Le nombre de panneaux sur la circonférence ainsi que le nombre de niveaux sont choisis pour concilier au mieux les performances électromagnétiques et mécaniques avec les impératifs de fabrication, transport et installation à un coût optimal.
The choice of the loxodromies is not the only one possible, other types of curves can make it possible to optimize the orientation of the disturbing lobe due to the junctions as a function of the elevated pointing angle in order to obtain the desired performances of the antenna in the radome. The number of panels on the circumference as well as the number of levels are chosen to reconcile at best the electromagnetic and mechanical performances with the requirements of manufacturing, transport and installation at an optimal cost.
Claims
1 . Radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d) de protection d'une antenne de télécommunication, ledit radôme comportant: 1. Spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d) for protecting a telecommunication antenna, said radome comprising:
- une base circulaire (67), a circular base (67),
- une calotte sommitale (61 ) circulaire, et a crown cap (61) circular, and
- une pluralité de panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) reliant solidairement ladite base circulaire (67) à ladite calotte sommitale (61 ), a plurality of panels (62a, 62b, 62c, 62d) integrally connecting said circular base (67) to said crown cap (61),
- lesdits panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) étant reliés solidairement entre eux par des jonctions (63a, 63b, 63c, 63d), said panels (62a, 62b, 62c, 62d) being integrally connected to each other by junctions (63a, 63b, 63c, 63d),
caractérisé en ce que chaque jonction (63a, 63b, 63c, 63d) est disposée suivant une courbe inclinée entre ladite base circulaire (67) et ladite calotte sommitale (61 ). characterized in that each junction (63a, 63b, 63c, 63d) is disposed in an inclined curve between said circular base (67) and said top cap (61).
2. Radôme sphérique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque courbe inclinée est une loxodromie du radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). Spherical radome according to claim 1, characterized in that each inclined curve is a loxodrome of the spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d).
3. Radôme sphérique selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque loxodromie est inclinée d'un angle (φθ) compris entre 45° et 80° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 3. Spherical radome according to claim 2, characterized in that each loxodrome is inclined at an angle (φθ) between 45 ° and 80 ° with respect to a horizontal parallel (65) of said spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d).
4. Radôme sphérique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque loxodromie est inclinée d'un angle (φθ) de 60° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 4. Spherical radome according to claim 3, characterized in that each loxodrome is inclined at an angle (φθ) of 60 ° with respect to a horizontal parallel (65) of said spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d).
5. Radôme sphérique selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque loxodromie est inclinée d'un angle (φθ) de 45° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). 5. Spherical radome according to claim 3, characterized in that each loxodrome is inclined at an angle (φθ) of 45 ° with respect to a horizontal parallel (65) of said spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d).
6. Radôme sphérique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) sont coupés en au moins deux parties sensiblement égales dans le sens de la longueur. 6. Spherical radome according to one of claims 1 to 5, characterized in that the panels (62a, 62b, 62c, 62d) are cut in at least two substantially equal parts in the lengthwise direction.
7. Radôme sphérique selon la revendication 6, caractérisé en ce que, chaque courbe inclinée étant une loxodromie du radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d)
inclinée d'un angle (φθ) de 45° par rapport à une parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d), les panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) sont coupés en au moins deux parties suivant des loxodromies du radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d) inclinées d'un angle de -45° par rapport à ladite parallèle horizontale (65) dudit radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d). Spherical radome according to claim 6, characterized in that each inclined curve being a loxodrome of the spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d). inclined at an angle (φθ) of 45 ° with respect to a horizontal parallel (65) of said spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d), the panels (62a, 62b, 62c, 62d) are cut in at least two parts following loxodromies of the spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d) inclined at an angle of -45 ° with respect to said horizontal parallel (65) of said spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d).
8. Radôme sphérique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque courbe inclinée étant une loxodromie du radôme sphérique suit une équation paramétrique donnée par : Spherical radome according to one of claims 1 to 5, characterized in that each inclined curve being a loxodrome of the spherical radome follows a parametric equation given by:
„cos + r sin (# + w#n ) „ , ,„\ , "Cos + r sin (# + w # n )",, "\,
avec 0 < n < N =— , with 0 <n <N = -,
<Po <Po
N étant le nombre de panneaux (62a, 62b, 62c, 62d) sur la circonférence du radôme (60a, 60b, 60c, 60d), z étant l'axe vertical et Θ étant le paramètre correspondant à l'angle dans le plan horizontal. Where N is the number of panels (62a, 62b, 62c, 62d) on the circumference of the radome (60a, 60b, 60c, 60d), where z is the vertical axis and Θ is the parameter corresponding to the angle in the horizontal plane .
9. Radôme sphérique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte huit panneaux (62a, 62b, 62c, 62d). 9. Spherical radome according to one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises eight panels (62a, 62b, 62c, 62d).
10. Antenne comportant un radôme sphérique (60a, 60b, 60c, 60d) de protection selon l'une des revendications 1 à 9.
Antenna comprising a spherical radome (60a, 60b, 60c, 60d) of protection according to one of claims 1 to 9.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR1458369 | 2014-09-08 | ||
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| WO2016037968A1 true WO2016037968A1 (en) | 2016-03-17 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108963453A (en) * | 2017-05-17 | 2018-12-07 | 中科智远信息科技有限公司 | A kind of all solid state VTS radome installation method |
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- 2015-09-07 WO PCT/EP2015/070360 patent/WO2016037968A1/en active Application Filing
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR3025657B1 (en) | 2018-01-26 |
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