WO2017182612A1 - Systeme de deflexion et de pointage d'un faisceau hyperfrequence - Google Patents

Systeme de deflexion et de pointage d'un faisceau hyperfrequence Download PDF

Info

Publication number
WO2017182612A1
WO2017182612A1 PCT/EP2017/059481 EP2017059481W WO2017182612A1 WO 2017182612 A1 WO2017182612 A1 WO 2017182612A1 EP 2017059481 W EP2017059481 W EP 2017059481W WO 2017182612 A1 WO2017182612 A1 WO 2017182612A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
deflection
deflection device
controllable
rotation mechanism
axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/059481
Other languages
English (en)
Inventor
Romain Czarny
Guillaume Lesueur
Mane-Si Laure Lee-Bouhours
Thomas Merlet
Jean-François Allaeys
Original Assignee
Thales
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales filed Critical Thales
Priority to SG11201809271RA priority Critical patent/SG11201809271RA/en
Priority to ES17720058T priority patent/ES2834448T3/es
Priority to EP17720058.1A priority patent/EP3446362B1/fr
Publication of WO2017182612A1 publication Critical patent/WO2017182612A1/fr
Priority to SA518400273A priority patent/SA518400273B1/ar

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/23—Combinations of reflecting surfaces with refracting or diffracting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • H01Q3/14—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying the relative position of primary active element and a refracting or diffracting device

Definitions

  • the field of the invention is that of the deflection and pointing systems of a microwave beam.
  • the invention applies to the treatment of a microwave beam, corresponding to frequencies between 300 MHz and 300 GHz, typical wavelength of 1 mm to 1 m. Such frequencies are used in particular in the field:
  • Such systems need to be able to control the direction in which the beam is emitted or received. This property is referred to as the score.
  • Such systems include, for example, on-board radars, missile seekers, "sense and avoid” systems, communication systems, jammers and periscope radar systems.
  • the antenna For pointing, the antenna must be configured to transmit and receive a wave in one direction of the given space. For example today, in the field of telecommunications, it is increasingly necessary to redirect an antenna, following the update of the coverage of the territory. It is important to have intelligent and remote controlled antennas, intelligent for their ability to orient themselves to cover different areas in space and remotely controlled for their ability to be remotely controllable from a central office.
  • the antenna For “tracking” or tracking, the antenna must be configured to follow a target such as a satellite or an airplane.
  • steerable beam antennas compact, compact and compact, easy to use and integrate into a platform, and low cost.
  • Various known techniques make it possible to produce a steerable beam antenna, but have certain drawbacks.
  • the Cassegrain dish antenna is handicapped by shading effects due to the position of the source (more specifically by the secondary reflector) in front of the reflector. Also to maintain good efficiency, a large diameter-to-wavelength ratio is required. At low frequency, this antenna can not be integrated in a small volume.
  • This type of antenna also suffers from its range of travel generally limited to 60 °.
  • One solution to realize an RF deflection system is to use two diffractive components that can rotate about the same axis, combined with a lens and an RF source.
  • Such a system is described in patent FR 3,002,697.
  • These diffractive components and the lens each have a plurality of periodic subwavelength MS microstructures formed in a dielectric material in a Risley scan configuration; these microstructures are arranged to form an artificial material having a periodic variation effective refractive index, this arrangement for performing the diffractive function.
  • the structure of the diffractive component C1 may be fabricated on one side of the component, the structure of the lens L being formed on its other face.
  • the pointing of the beam emitted by the source S is ensured by independent rotations (symbolized by the arrows) of the L + C1 diffractive diffractive lens-lens component and the diffractive component C2 around an ⁇ axis as illustrated in FIG. 1; the components L + C1 and C2 are arranged in a plane normal to the axis of rotation ⁇ and the axis of symmetry of the beam emitted by the source S and which passes through its center coincides with this axis ⁇ .
  • the advantage of such a deflection system is to be compact, with a fixed S power source and mechanical orientation capabilities while ensuring high efficiency.
  • the thickness of the diffractive component is about 30 mm.
  • the total thickness of the deflection system is therefore about 100 mm.
  • the total thickness of the agile antenna is about 300 mm. But this thickness can still be too important for some applications embedded on mobile platforms.
  • the deflection system according to the invention implements two deflection devices, at least one of which comprises a diffractive dielectric component structured at a scale smaller than the wavelength. Combined with a simple mechanics based on rotations, this approach makes it possible to obtain angular deflections of up to 120 ° at a lower cost with a microwave source (s), or a solid angle coverage of 3 ⁇ sr. that is to say, triple what is accessible with an electronic scanning antenna, without singular servo point and without mobile active microwave part.
  • s microwave source
  • the invention relates to a controllable deflection system of a microwave beam having a wavelength of between 1 mm and 1 m, which comprises:
  • a training device configured to collimate said beam in transmission mode or to focus said beam in reception mode
  • a first device for deflecting an incident microwave beam comprising a first diffractive dielectric component with sub-wavelength microstructures arranged so as to form an artificial material having a periodic variation of effective refractive index, designated first diffractive component, this first diffractive dielectric component being associated with a first rotation mechanism around a first controllable axis.
  • a second deflection device configured to deflect an incident microwave beam towards the first transmission mode deflection device, or from the first reception mode deflection device, this second deflection device being associated with a second rotation mechanism around a second deflection device; a second controllable axis,
  • the angle formed by the first and second axes of rotation is greater than 0 ° and less than or equal to 90 °, and in that the first rotation mechanism is integral with the second rotation mechanism so that a rotation of the second rotation mechanism around its controllable axis causes a rotation of the first rotation mechanism around this same axis.
  • the first deflection device comprises another diffractive dielectric component with subwavelength microstructures, arranged parallel to the first diffractive dielectric component (designated third diffractive dielectric component), this third diffractive dielectric component being associated a third rotation mechanism around the first controllable axis, independent of the first rotation mechanism but integral with the second rotation mechanism.
  • the second deflection device may comprise a second diffractive dielectric component with subwavelength microstructures (designated second diffractive dielectric component) and the beam forming device emitted by the transmitting means or received by the receiving means may comprise a lens. It optionally comprises a fourth diffractive dielectric component with subwavelength microstructures (designated fourth diffractive dielectric component) arranged parallel to the first diffractive dielectric component.
  • Each diffractive dielectric component can typically be a prism or a network.
  • the beam forming device lens and the second diffractive dielectric component are advantageously combined to form a non-resonant, two-sided, subwavelength microstructure holographic component formed on a single face in a non-periodic arrangement determined by a calculation. interference on said face between an incident beam and a predetermined output beam; the holographic component is associated with the second rotation mechanism.
  • the microstructures of the holographic component can be formed on a predetermined 3D surface. According to an alternative, they are formed in a predetermined volume which is based on said face of the holographic component, and implanted according to a non-periodic three-dimensional arrangement.
  • the beam forming device and the second deflection device are combined to form a system of Cassegrain type mirrors.
  • the second deflection device is configured to deflect the beam on the first deflection device with normal incidence.
  • the first deflection device deflects the beam with a first deflection angle with respect to the first axis
  • the second deflection device deflects the beam with a second deflection angle with respect to the second axis.
  • the first deflection angle is advantageously greater than or equal to the second deflection angle.
  • the invention also relates to a steerable beam antenna which comprises means for transmitting / receiving a microwave beam having a wavelength of between 1 mm and 1 m and a beam deflection system as described.
  • the transmitting / receiving means, the shaping device and the second deflection device may be combined to form an assembly capable of forming an incident beam on the first transmission mode deflection device or of receiving a beam originating from the first deflection device in reception mode; this set is associated with the second rotation mechanism.
  • This set is for example a network antenna.
  • FIG. 1 schematically represents an orientable antenna according to the state of the art
  • FIG. 2 are diagrammatic views in section of a steerable antenna equipped with a first embodiment of a deflection system according to the invention, with two prisms and with a shaping lens of the beam emitted by the source (FIG. ), to a prism and with a holographic component combining the second prism and the shaping lens (fig 2b),
  • FIG. 3 schematically shows in section a steerable antenna equipped with a second embodiment of a deflection system according to the invention, with three prisms,
  • FIG. 4 schematically shows in section a steerable antenna equipped with a third exemplary embodiment of a deflection system according to the invention, with four prisms,
  • FIG. 5a is a diagrammatic view from above of a first example of implementation of sub-wavelength microstructures of a holographic component, with constant sections on their height according to a detailed Cartesian grid square to a larger scale FIG. 5b, and seen in perspective (fig 5c),
  • FIG. 6a is a diagrammatic view from above of another example of the implementation of sub-wavelength microstructures of a holographic component, according to a mesh with iso-phase lines and phase gradient lines, detailed on a larger scale FIG. 6b,
  • FIGS. 7 are a diagrammatic sectional view of an orientable antenna equipped with a fourth embodiment of a deflection system according to the invention, the second deflection device comprising a Cassegrain configuration with two mirrors, with a primary mirror. concave (FIG. 7a) and a primary mirror with reflectors (FIG. 7b),
  • FIG. 8 is a diagrammatic sectional view of an orientable antenna comprising a patched array antenna (FIG. 8a) and a blazed array antenna (FIG. 8b).
  • the terms “front” and “rear” are used with reference to the orientation of the figures described.
  • the "upstream-downstream” meaning is that of the beam; in the figures, the direction of the beam indicated by arrows is that of the transmission mode. Since the device can be positioned in other orientations, the directional terminology is illustrative and not limiting.
  • a source is shown in the figures to illustrate the deflections of the beam. The description is made considering that the antenna is in transmission mode; but of course the invention applies to the receiving mode.
  • diffractive component is of course used with the same meaning as that indicated in the preamble with reference to patent FR 3 002 697, that is to say a component with subwavelength microstructures arranged in such a way that forming an artificial material having a periodic variation of effective refractive index to thereby perform the diffractive function.
  • FIG. 2a an example of a deflection system according to the invention is described.
  • the deflection system of a microwave beam having a wavelength of between 1 mm and 1 m intended to be associated with S-reception transmitting means comprises:
  • a shaping device (or forming device) of the incident beam configured to collimate in transmission mode (the wavefront emitted by the source which is quasi-spherical in the case of a point source S, is shaped of a plane wave), or to focus in reception mode.
  • a first device for deflecting the microwave beam which comprises a first dielectric prism C1 microstructure sublength wave.
  • This prism C1 is associated with a first mechanism R1 of rotation (indicated by the arrow) around a first axis ⁇ 1 normal to the plane of the prism C1.
  • This first deflection device is thus configured to deflect the incident beam of a first angle ⁇ 1 fixed non-zero with respect to the axis of rotation ⁇ 1.
  • the rotation of C1 around the axis ⁇ 1 provided by the first controllable rotation mechanism R1 allows the beam to describe a circle around ⁇ 1. By construction this angle ⁇ 1 can be set between 0 and 60 °.
  • a second deflection device associated with a second rotation mechanism R2 around a second axis ⁇ 2 (indicated by the arrow) controllable. It is configured, in transmission mode, to deflect to the first deflection device of a non-zero fixed angle ⁇ 2 with respect to the axis of rotation ⁇ 2, the incident microwave beam coming from the source, and for receiving mode, to deflect to the device for forming an angle ⁇ 2 fixed non-zero with respect to the axis of rotation ⁇ 2, the incident microwave beam from the first deflection device.
  • the angle ( ⁇ 1, ⁇ 2) formed by the first and second axes of rotation is greater than 0 ° and less than or equal to 90 °: 0 ° ⁇ ( ⁇ 1 . ⁇ 2) ⁇ 90 °; otherwise says the prism C1 of the first deflection device is inclined with respect to ⁇ 2.
  • the first rotation mechanism R1 is mounted on the second rotation mechanism R2.
  • the first rotation mechanism R1 is integral with the second rotation mechanism R2: the rotation of the second deflection device around the axis ⁇ 2 drives the first deflection device in a rotation around ⁇ 2.
  • the rotation of the first deflection device around the axis ⁇ 1 is independent of the rotation around the axis ⁇ 2: it does not cause the rotation of the second deflection device.
  • the prism C1 and the second deflection device deflect the beam with ⁇ 1 ⁇ 2.
  • the rotation of C1 around the axis ⁇ 1 provided by the first rotation mechanism R1 allows the beam to describe a circle around ⁇ 1, which combined with a rotation of the second deflection device around the roll axis ⁇ 2 provided by the second rotation mechanism R2, makes it possible to place the beam in a solid angle cone with a value of 2 ⁇ (1 -cos (2 ⁇ 1)).
  • the second deflection device may itself comprise one or more dielectric prisms with microstructures sub-wavelengths, as shown in Figures 2a, 2b, 3 and 4.
  • the second deflection device comprises a single dielectric prism C2 with subwavelength microstructures, designated second prism, just as the first deflection device comprises only a single prism C1. This improves the compactness of the antenna.
  • This second prism makes it possible to pre-deflect the beam upstream of the first deflection device in transmission mode, with a non-zero fixed angle ⁇ 2 with respect to the axis ⁇ 2 normal to the plane of the prism C2.
  • the angle between the axes ⁇ 1 and ⁇ 2 can also be equal to ⁇ 2 as shown in the figures; in this case the beam deflected by this second prism C2 advantageously has a normal impact on the prism C1 in transmission mode.
  • this angle ⁇ 2 can be set between 0 and 60 °. Combined with the first prism C1, this achieves a maximum deflection ⁇ 1 + ⁇ 2 of 120 °.
  • the second deflection device comprises a single prism designated second prism C2, and the first deflection device comprises in addition to the first prism C1, another prism designated third prism C3.
  • This dielectric C3 prism with subwavelength microstructures is arranged parallel to the first prism C1 (it is therefore normal to the axis ⁇ 1) and on it; it is able to deflect the incident beam by a non-zero fixed angle ⁇ 3 with respect to the axis ⁇ 1.
  • this angle ⁇ 3 can be set between 0 and 60 °.
  • It is associated with a third mechanism R3 of rotation about the axis ⁇ 1 (indicated by the arrow) controllable, independent of the first rotation mechanism R1 associated with C1.
  • this third rotation mechanism R3 is mounted on the second rotation mechanism R2.
  • the first and third rotation mechanisms R1 and R3 are integral with the second rotation mechanism R2.
  • 013max can reach 60 ° to 70 ° depending on the desired level of performance.
  • the directions of rotation of the first and third rotation mechanisms R1, R3 may optionally be opposite; we then speak of contra-rotating prisms C1 and C3.
  • the rotation mechanisms R1, R2 and R3 are controllable for example manually or preferably by a motor controlled by a servomechanism.
  • the second deflection device comprises, in addition to the prism C2, a second prism with subwavelength microstructures designated fourth prism C4.
  • This prism is associated with the rotation mechanism R2 of the second deflection device, around the axis ⁇ 2.
  • this angle 04 can be set between 0 and 60 °.
  • the deflection angle of the second deflection device is then equal to 02 + 04 with respect to the axis ⁇ 2.
  • the angle formed by the axes ⁇ 1 and ⁇ 2 is also equal to 02 + 04: thus the beam coming from C4 has a normal incidence on C1.
  • the device for forming the beam from the source comprises a lens at the focus of which are placed in the transmission means S.
  • This lens makes it possible to shape the quasi-spherical wavefront emitted by a point source S.
  • the shaping lens L can be fixed and independent of the second prism C2 and its rotation mechanism as shown in FIGS. 2a, 3, 4. In this case, the source assembly S and the shaping lens L is fixed relative to the rotations around ⁇ 1 and ⁇ 2 and allows easy interconnection with the microwave transmission and / or reception circuits.
  • This shaping lens L can be a dielectric lens: - massive diffractive with a hyperbolic profile, or
  • microstructures as described in patents FR 2,980,648 or FR 3,002,697, and can be diffractive or refractive.
  • the beamforming lens L emitted by the emission means S (or to the reception means) is combined with the second prism C2 into a holographic component CH , to obtain a single component that provides a dual function of shaping and deflecting the beam emitted by the source S, as shown in Figure 2b.
  • the subwavelength microstructures are implanted on a single face of the component CH in a non-periodic arrangement determined by a calculation of interference on said face, between the beam emitted by the source incident on this face and the output beam (of this component CH) desired, in this case a plane wave deflected with an angle ⁇ 2. It is recalled that the microstructures are described as subwavelength when the following condition for the cells (or meshes) where they are implanted is fulfilled:
  • this holographic component has a flat face (2D surface) as shown in FIG. 2b, it is a calculation of interference on this plane face between the incident beam emitted by the source and the output beam.
  • which in the case of a steerable beam antenna, is a plane wave with an exit angle (in transmit mode) corresponding to the angle of orientation of the beam.
  • the height and the size of each microstructure MS of CH (which can also be seen in FIG. 5c) are determined experimentally or calculated so as to correspond the modulo 2 ⁇ phase delay introduced locally by each microstructure, to the conjugate of the phase of the hologram in this same point.
  • the sub-wavelength implementation of the microstructures MS is carried out from a geometric mesh M generally based on Cartesian, that is to say with a rectangular or square base, as shown in Figures 5a, 5b and 5c.
  • a hexagonal or even circular mesh can also be envisaged.
  • the base of a microstructure can not of course exceed one mesh (or cell) of the mesh, but may occupy it only partially. Some meshes may be empty, others fully occupied by the base of the microstructure and for others finally, the base of the microstructure occupies only partially the corresponding mesh, according to the determined implementation.
  • a sublanged wave geometrical structure is produced from a mesh M which coincides with isophase lines in a direction and with phase gradient lines in directions respectively perpendicular to the iso-phase lines as illustrated in FIGS. 6a and 6b.
  • the microstructures of the holographic component may be formed on a non-planar surface, i.e. on a predetermined 3D surface, such as a symmetrical surface of revolution like a cone, a sphere or any arbitrary 3D surface.
  • the microstructures are all formed in a dielectric material according to predetermined shapes, either protruding in the form of pillars, or hollow in the form of holes. A combination of holes and pillars is also possible.
  • the microstructures are of any shape, preferably with axes of symmetry. They have a square, hexagonal or circular section, or a combination of different geometries, or a section conforming to iso-phase lines and phase gradient lines. They can be of constant section on their height or variable as in the case of a pyramidal structure, conical, etc.
  • the height of the microstructures MS is generally identical (as illustrated in FIG. 5c), but not necessarily. They may be perpendicular to the surface of the component or inclined, for example at 30 °. One can also have a variable inclination on the same component. The inclination is determined experimentally, typically according to the direction of inflection or incidence of the beam.
  • the holographic component CH comprises superimpositions of microstructure layers MS sub-length wave, formed in the volume thereof, and implanted in a non-periodic three-dimensional arrangement determined by a calculation of interference on said volume, between the beam emitted by the incident source in this volume and the desired output beam.
  • This volume is of course based on the face of the CH component on which the microstructures are formed; this volume is defined in particular by this face.
  • the computation of the volume interference can be carried out experimentally by successive adjustments or by calculation, for example by transforming the volume of CH into a stack of K 2D or 3D surfaces parallel to each other (with K an integer typically between 2 and 100) on each of which a surface interference pattern is calculated.
  • the stack of layers of microstructures is obtained for example by matching for each calculation point of the volume, a microstructure of height reduced by a factor K and whose section makes it possible to generate a local phase delay corresponding to the conjugate of the phase of the hologram at the same point reduced by a factor K.
  • Another way to obtain the distribution of 3D microstructures consists of calculating interference obtained on the face of the component CH between the incident beam emitted by the source and the output beam, to project the section of each of the microstructures into the volume. of the component following the curves resulting from the intersection between the planes isophase of the volume hologram and the planes containing the phase gradients.
  • This component CH is hosted by the second deflection device and is thus rotated about the axis ⁇ 2 by the second rotation mechanism.
  • This holographic component CH allows weight gain and efficiency.
  • FIG. 2b An example configuration with a holographic component CH is shown in FIG. 2b: a single prism C1 deflecting the beam by a fixed angle ⁇ 1 with respect to its axis of rotation ⁇ 1 is used in the opening of the antenna. As already indicated, in order to ensure complete angular coverage, it is then necessary for the prism C1 and the holographic component CH to deflect the beam with ⁇ 1 ⁇ 2.
  • the rotation of C1 around the axis ⁇ 1 provided by the first rotation mechanism allows the beam to describe a circle around ⁇ 1, which combined with a rotation of the assembly C1 and CH around the roll axis ⁇ 2 ensured by the second rotation mechanism, makes it possible to place the beam in a solid angle cone with a value of 2 ⁇ (1 -cos (2 ⁇ 1)).
  • a mechanism of translation of the means. transmission S / reception in the plane normal to the axis ⁇ 2. This is particularly useful for generating small angles of deflection and this avoids performing a complete roll revolution ( a complete revolution of the second rotation mechanism) especially around singular points such as those in the direction of ⁇ 2 for example. This allows easy and total control of the beam (position and opening).
  • the second deflection device included one or more prisms, but it may not include a prism.
  • This alternative to the previously described space-saving embodiments is based on a combination of the beam shaping device emitted by the source and the second deflection device, using reflector antenna type configurations; this combination remains associated with the second rotation mechanism R2 around the axis ⁇ 2.
  • the beam emitted by the source is for example deflected and distributed on the first deflection device by:
  • the concave secondary mirror M2 can be replaced by any other type of reflector in order to achieve Gregorian type configurations, ADE (Axially Displaced Ellipse) or Dielguide (configuration also known as Splashplate's Anglosaxon).
  • the invention also relates to a steerable antenna comprising a deflection system as described, and transmission means S / microwave reception point arranged at the focus of the shaping device as shown in the figures already described.
  • the source S can be monopulse, connected or not to a magic T 'allowing the direct extraction of monopulse signals (sum and differences along the two axes of the horn). These signals make it possible to know the angle difference between the target and the aiming angle of the sum beam, which is known by the addition of encoders on the three axes of rotation of the device. This makes it possible to measure the deviation of a target in the main radiation lobe of the radiation pattern of the source.
  • Non-point source or more generally non-point transmission / reception means
  • its shaping device and the second deflection device.
  • This set is for example itself a network antenna A (plate ("antenna patches" as shown in Figure 8a, slot, Vivaldi, ...), without phase shifters or fixed phase shifters. Indeed, this network antenna does not have to be provided with phase shifters since the corner misalignment ⁇ 2 + ⁇ 13 is performed by the deflection system.
  • the array antenna may be placed perpendicular to the ⁇ 2 axis as shown in Figures 8a and 8b, but this is not necessary. It can also be placed directly against the C1 prism. Whatever its configuration, this network antenna A is associated with the second rotation mechanism R2 around the axis ⁇ 2.
  • the blaze angle ⁇ 2 makes it possible not to lose the performance of the plates ("patches" in English) in the fixed pointing direction of the antenna.
  • This set configured to emit a plane wave deflected to the first transmission mode deflection device (or to receive a plane wave deflected by the first deflection device in reception mode), may also be a reflector antenna, a large gain horn, Or other.
  • a first deflection device comprising only one C1 prism.
  • each prism (C1 and possibly C3) of the first deflection device is associated with a rotation mechanism around ⁇ 1 (R1 and possibly R3), whereas a single rotation mechanism around ⁇ 2 (R2) is associated with the second deflection device which comprises one or more prisms (C2 or CH and possibly C4), or a Cassegrain-type configuration, or a network antenna.
  • R1 and possibly R3 a rotation mechanism around ⁇ 1
  • R2 a single rotation mechanism around ⁇ 2
  • the second deflection device which comprises one or more prisms (C2 or CH and possibly C4), or a Cassegrain-type configuration, or a network antenna.
  • a fairing is advantageously used to encompass the source and possibly the shaping device or even the first deflection device.
  • This fairing is either covered on the outside, or lined inside absorbent for absorbing the waves emitted by the source S but not intercepted by the lens L, and parasitic reflections in the device. This helps to improve the radiation pattern of the antenna and reduce its radar cross section.
  • This absorbent may be made of dielectric and / or magnetic (or composite) material, structured on a sub-wavelength scale to reduce the level of reflections at the air / absorbent interfaces.
  • This structuring can be done in two ways: - Either using a layer with sublung wave microstructures so that the structure is locally adapted in height and thickness to present the equivalent effective index (as presented in patent FR 2 980 648) which makes it possible to produce an antireflection layer adapted locally to the incidence and frequency of the incident wave.
  • the size of the microstructures is different.
  • the realization of these structured surfaces can be done by machining, by additive manufacturing, or by chemical etching.
  • the angular range accessible by the system in transmission / reception is 3 ⁇ sr (deflection max 120 °) against less than ⁇ sr (deflection max 60 °) for the other systems.
  • a central transmitter makes it possible to reduce costs by using a centralized power transmitter (eg: progressive wave tube - TOP) for high frequencies; there is no need to use rotating joints to pass the microwave signal.
  • a centralized power transmitter eg: progressive wave tube - TOP

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système de déflexion pilotable qui comporte : - un dispositif de formation d'un faisceau hyperfréquence, incident ayant une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m, configuré pour collimater ledit faisceau en mode émission ou focaliser ledit faisceau en mode réception, - un premier dispositif de déflexion du faisceau hyperfréquence comprenant un premier composant diélectrique diffractif (C1) à microstructures sub-longueur d'onde, le premier composant diélectrique diffractif étant associé à un premier mécanisme de rotation (R1) autour d'un premier axe (Ω1) pilotable, Il comprend en amont du premier dispositif de déflexion en mode émission ou en aval du premier dispositif de déflexion en mode réception : - un deuxième dispositif de déflexion configuré pour défléchir un faisceau hyperfréquence incident vers le premier dispositif de déflexion, en mode émission, ou issu du premier dispositif de déflexion en mode réception, ce deuxième dispositif de déflexion étant associé à un deuxième mécanisme de rotation (R2) autour d'un deuxième axe (Ω2) pilotable, et l'angle (Ω1, Ω2) formé par le premier et le deuxième axes de rotation est supérieur à 0° et inférieur ou égal à 90°, et le premier mécanisme de rotation (R1) est solidaire du deuxième mécanisme de rotation (R2) de manière à ce qu'une rotation du deuxième mécanisme de rotation autour de son axe pilotable (Ω2) entraîne une rotation du premier mécanisme de rotation autour de ce même axe.

Description

SYSTEME DE DEFLEXION ET DE POINTAGE D'UN FAISCEAU HYPERFREQUENCE
Le domaine de l'invention est celui des systèmes de déflexion et de pointage d'un faisceau hyperfréquence.
L'invention s'applique au traitement d'un faisceau hyperfréquence, correspondant à des fréquences comprises entre 300 MHz et 300 GHz, de longueur d'ondes typiques de 1 mm à 1 m. De telles fréquences sont utilisées notamment dans le domaine :
- des télécommunications par satellite à partir de plateformes mobiles,
- des liaisons de données reconfigurables pour communications à haut-débit, ou
- des radars bas coût à ondes millimétriques ou centimétriques.
Plusieurs systèmes nécessitent de pouvoir commander la direction dans laquelle le faisceau est émis ou reçu. Cette propriété est dénommée le pointage. Parmi ces systèmes, on peut citer par exemple les radars embarqués, les autodirecteurs de missile, les systèmes « sensé and avoid », les systèmes de communication, les brouilleurs et les systèmes radars de périscopes.
Pour le pointage l'antenne doit être configurée pour émettre et recevoir une onde dans une direction de l'espace donnée. Par exemple aujourd'hui, dans le domaine des télécommunications, on est de plus en plus amené à devoir rediriger une antenne, suite à la remise à jour de la couverture du territoire. Il est important de disposer d'antennes intelligentes et télécommandées, intelligentes pour leur capacité à s'orienter pour couvrir des zones différentes dans l'espace et télécommandées pour leur capacité à être pilotables à distance à partir d'un central.
Pour le « tracking » ou poursuite, l'antenne doit être configurée pour suivre une cible telle qu'un satellite ou un avion.
En outre, on cherche de plus en plus à obtenir des antennes à faisceau orientable, compactes, de masse et d'encombrement réduits, faciles à utiliser et à intégrer dans une plateforme, et à coût réduit. Différentes techniques connues permettent de réaliser une antenne à faisceau orientable, mais présentent certains inconvénients.
L'antenne parabolique de type Cassegrain est handicapée par des effets d'ombrage dus à la position de la source (plus spécifiquement par le réflecteur secondaire) devant le réflecteur. Aussi pour préserver une bonne efficacité, un grand rapport diamètre sur longueur d'onde est requis. A basse fréquence, cette antenne ne peut alors pas être intégrée dans un petit volume.
De plus, les solutions mécaniques traditionnelles pour orienter l'antenne utilisent un mécanisme fragile de cardan à 2 axes. Ce système de pointage nécessite un débattement mécanique important puisque le volume occupé par l'antenne varie en fonction de son orientation. Par ailleurs, pour éviter des parties mobiles à rayonnement RF actif, les signaux d'émission et de réception doivent traverser des joints tournants microondes qui dégradent les performances et peuvent être chers et encombrants lorsque de hauts niveaux de puissance (plusieurs dizaines de Watts) sont requis.
Ce type d'antenne souffre en outre de son domaine de débattement généralement limité à 60°.
Pour se débarrasser des parties mobiles, une solution connue consiste à utiliser une antenne active à balayage électronique qui permet d'éviter de recourir à une mécanique de pointage: son profil reste plat quelle que soit la direction d'orientation, ce qui procure un avantage majeur lors de l'intégration dans un carénage. L'orientation est commandée électriquement. Mais cette antenne présente des inconvénients en termes de prix, de consommation électrique, de complexité, de gestion de température d'échauffement, de maintien de puissance et également de domaine angulaire accessible qui reste limité à moins de 60°.
Une solution pour réaliser un système de déflexion RF est d'utiliser deux composants diffractifs pouvant effectuer une rotation autour d'un même axe, combinés à une lentille et une source RF. Un tel système est décrit dans le brevet FR 3 002 697. Ces composants diffractifs et la lentille présentent chacun une pluralité de microstructures MS sub-longueur d'onde périodiques formées dans un matériau diélectrique selon une configuration de balayage de Risley ; ces microstructures sont agencées de manière à former un matériau artificiel présentant une variation périodique d'indice de réfraction effectif, cet agencement permettant de réaliser la fonction diffractive. Comme montré figure 15 du brevet FR 3 002 697, la structure du composant diffractif C1 peut être fabriquée sur une face du composant, la structure de la lentille L étant réalisée sur son autre face. Le pointage du faisceau émis par la source S est assuré par des rotations indépendantes (symbolisées par les flèches) du double composant lentille- réseau diffractif L+C1 et du composant diffractif C2 autour d'un axe Ω comme illustré figure 1 ; les composants L+C1 et C2 sont disposés dans un plan normal à l'axe de rotation Ω et l'axe de symétrie du faisceau émis par la source S et qui passe par son centre coïncide avec cet axe Ω. L'avantage d'un tel système de déflexion est d'être compact, avec une source d'alimentation S fixe et des capacités mécaniques d'orientation tout en assurant une haute efficacité. Par exemple pour une application à 30 GHz (bande Ka), en utilisant un matériau diélectrique d'indice de réfraction de 1 .5 (constante diélectrique 2.25), l'épaisseur du composant diffractif est d'environ 30 mm. L'épaisseur totale du système de déflexion est donc d'environ 100 mm. Pour une source située dans le plan focal objet de la lentille L, soit à environ 200 mm de celle-ci, l'épaisseur totale de l'antenne agile est environ 300 mm. Mais cette épaisseur peut néanmoins être encore trop importante pour certaines applications embarquées sur plateformes mobiles.
En outre certaines zones situées en particulier autour et en direction de l'axe de rotation Ω des composants sont difficiles à pointer de manière dynamique, notamment rapidement. En effet, de la même manière que pour les systèmes de pointage à cardans commandés en azimut et en élévation, dans cette direction, le système de pointage de l'antenne présente une zone singulière (« keyhole » en anglais) qui nécessite l'emploi de vitesses de rotation très élevées (voire infinies) des prismes au passage d'un objet pointé à proximité de l'axe de rotation Ω.
En conséquence, il demeure à ce jour un besoin pour un système de déflexion à faisceau orientable donnant simultanément satisfaction à l'ensemble des exigences précitées, notamment en termes de masse et d'encombrement réduits, de débattement, de facilité d'utilisation et d'intégration dans une plateforme, et de coût réduit. Le système de déflexion selon l'invention met en œuvre deux dispositifs de déflexion dont l'un au moins comporte un composant diélectrique diffractif structuré à une échelle plus petite que la longueur d'onde. Combinée à une mécanique simple basée sur des rotations, cette approche permet d'obtenir à moindre coût des débattements angulaires pouvant atteindre 120° avec une (des) source(s) hyperfréquence(s), soit une couverture d'angle solide de 3π sr, c'est-à-dire le triple de ce qui est accessible avec une antenne à balayage électronique, sans point singulier d'asservissement et sans partie micro-onde active mobile.
Plus précisément l'invention a pour objet un système de déflexion pilotable d'un faisceau hyperfréquence ayant une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m, qui comporte :
- un dispositif de formation configuré pour collimater ledit faisceau en mode émission ou focaliser ledit faisceau en mode réception,
- un premier dispositif de déflexion d'un faisceau hyperfréquence incident comprenant un premier composant diélectrique diffractif à microstructures sub-longueur d'onde agencées de manière à former un matériau artificiel présentant une variation périodique d'indice de réfraction effectif, désigné premier composant diffractif, ce premier composant diélectrique diffractif étant associé à un premier mécanisme de rotation autour d'un premier axe pilotable.
Il est principalement caractérisé en ce qu'il comprend en amont du premier dispositif de déflexion en mode émission ou en aval du premier dispositif de déflexion en mode réception :
- un deuxième dispositif de déflexion configuré pour défléchir un faisceau hyperfréquence incident vers le premier dispositif de déflexion en mode émission, ou issu du premier dispositif de déflexion en mode réception, ce deuxième dispositif de déflexion étant associé à un deuxième mécanisme de rotation autour d'un deuxième axe pilotable,
en ce que l'angle formé par le premier et le deuxième axes de rotation est supérieur à 0° et inférieur ou égal à 90°, et en ce que le premier mécanisme de rotation est solidaire du deuxième mécanisme de rotation de manière à ce qu'une rotation du deuxième mécanisme de rotation autour de son axe pilotable entraîne une rotation du premier mécanisme de rotation autour de ce même axe.
Selon une caractéristique de l'invention, le premier dispositif de déflexion comprend un autre composant diélectrique diffractif à microstructures sub-longueur d'onde, disposé parallèlement au premier composant diélectrique diffractif (désigné troisième composant diélectrique diffractif), ce troisième composant diélectrique diffractif étant associé à un troisième mécanisme de rotation autour du premier axe pilotable, indépendant du premier mécanisme de rotation mais solidaire du deuxième mécanisme de rotation.
Le second dispositif de déflexion peut comporter un deuxième composant diélectrique diffractif à microstructures sub-longueur d'onde (désigné deuxième composant diélectrique diffractif) et le dispositif de formation du faisceau émis par les moyens d'émission ou reçu par les moyens de réception peut comporter une lentille. Il comporte éventuellement un quatrième composant diélectrique diffractif à microstructures sub-longueur d'onde (désigné quatrième composant diélectrique diffractif) disposé parallèlement au premier composant diélectrique diffractif.
Chaque composant diélectrique diffractif peut être typiquement un prisme ou un réseau.
La lentille du dispositif de formation du faisceau et le deuxième composant diélectrique diffractif sont avantageusement combinés pour former un composant holographique non résonant à deux faces, à microstructures sub-longueur d'onde formées sur une seule face selon un agencement non périodique déterminé par un calcul d'interférences sur ladite face entre un faisceau incident et un faisceau de sortie prédéterminé ; le composant holographique est associé au deuxième mécanisme de rotation.
Les microstructures du composant holographique peuvent être formées sur une surface 3D prédéterminée. Selon une alternative, elles sont formées dans un volume prédéterminé qui s'appuie sur ladite face du composant holographique, et implantées selon un agencement tridimensionnel non périodique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de formation du faisceau et le second dispositif de déflexion sont combinés pour former un système de miroirs de type Cassegrain. De préférence, le deuxième dispositif de déflexion est configuré pour défléchir le faisceau sur le premier dispositif de déflexion avec une incidence normale.
Le premier dispositif de déflexion défléchit le faisceau avec un premier angle de déflexion par rapport au premier axe, le deuxième dispositif de déflexion défléchit le faisceau avec un deuxième angle de déflexion par rapport au deuxième axe. Le premier angle de déflexion est avantageusement supérieur ou égal au deuxième angle de déflexion. L'invention a aussi pour objet une antenne à faisceau orientable qui comporte des moyens d'émission/réception d'un faisceau hyperfréquence ayant une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m et un système de déflexion du faisceau tel que décrit.
Les moyens d'émission/réception, le dispositif de mise en forme et le second dispositif de déflexion peuvent être combinés pour former un ensemble apte à former un faisceau incident sur le premier dispositif de déflexion en mode émission ou à recevoir un faisceau issu du premier dispositif de déflexion en mode réception ; cet ensemble est associé au deuxième mécanisme de rotation. Cet ensemble est par exemple une antenne réseau.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 représente schématiquement une antenne orientable selon l'état de la technique,
les figures 2 représentent schématiquement vu en coupe une antenne orientable équipée d'un premier exemple de réalisation d'un système de déflexion selon l'invention, à deux prismes et avec une lentille de mise en forme du faisceau émis par la source (fig 2a), à un prisme et avec un composant holographique combinant le deuxième prisme et la lentille de mise en forme (fig 2b),
la figure 3 représente schématiquement vu en coupe une antenne orientable équipée d'un deuxième exemple de réalisation d'un système de déflexion selon l'invention, à trois prismes,
la figure 4 représente schématiquement vu en coupe une antenne orientable équipée d'un troisième exemple de réalisation d'un système de déflexion selon l'invention, à quatre prismes,
la figure 5a représente schématiquement vu de dessus un premier exemple d'implémentation de microstructures sub-longueur d'onde d'un composant holographique, à sections constantes sur leur hauteur selon un maillage cartésien carré détaillé à une échelle plus grande figure 5b, et vu en perspective (fig 5c ),
la figure 6a représente schématiquement vu de dessus un autre exemple d'implémentation de microstructures sub-longueur d'onde d'un composant holographique, selon un maillage à lignes iso-phase et lignes à gradient de phase, détaillé à une échelle plus grande figure 6b,
les figures 7 représentent schématiquement vu en coupe une antenne orientable équipée d'un quatrième exemple de réalisation d'un système de déflexion selon l'invention, dont le second dispositif de déflexion comporte une configuration de type Cassegrain à deux miroirs, avec un miroir primaire concave (fig 7a) et un miroir primaire à réflecteurs (fig 7b), les figures 8 représentent schématiquement vu en coupe une antenne orientable comportant une antenne réseau à patchs (fig 8a) et un antenne réseau blazée (fig 8b).
D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références.
Dans la suite de la description, les expressions « avant », « arrière » sont utilisées en référence à l'orientation des figures décrites. De même le sens « amont-aval » est celui du faisceau ; sur les figures le sens du faisceau indiqué par des flèches est celui du mode émission. Dans la mesure où le dispositif peut être positionné selon d'autres orientations, la terminologie directionnelle est indiquée à titre d'illustration et n'est pas limitative. Dans la mesure où le système de déflexion selon l'invention est destiné à être utilisé en collaboration avec une source apte à émettre (et/ou avec un récepteur apte à recevoir) un faisceau hyperfréquence, une source est montrée sur les figures pour illustrer les déflexions du faisceau. La description est faite en considérant que l'antenne est en mode émission ; mais bien sûr l'invention s'applique au mode réception. On va prendre des prismes diélectriques comme exemple de composants diélectriques diffractifs ; mais on pourrait tout aussi bien considérer des réseaux diélectriques. L'expression « composant diffractif » est bien sûr utilisée avec la même signification que celle indiqué en préambule en référence au brevet FR 3 002 697, c'est-à-dire un composant à microstructures sub-longueur d'onde agencées de manière à former un matériau artificiel présentant une variation périodique d'indice de réfraction effectif pour ainsi réaliser la fonction diffractive.
On décrit en relation avec la figure 2a, un exemple de système de déflexion selon l'invention.
Le système de déflexion d'un faisceau hyperfréquence ayant une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m destiné à être associé à des moyens d'émission S - réception comporte :
- Un dispositif de mise en forme (ou dispositif de formation) du faisceau incident configuré pour collimater en mode émission (le front d'onde émis par la source qui est quasi sphérique dans le cas d'une source S ponctuelle, est mis sous forme d'une onde plane), ou pour focaliser en mode réception.
- Un premier dispositif de déflexion du faisceau hyperfréquence qui comprend un premier prisme C1 diélectrique à microstructures sublongueur d'onde. Ce prisme C1 est associé à un premier mécanisme R1 de rotation (indiquée par la flèche) autour d'un premier axe Ω1 normal au plan du prisme C1 . Ce premier dispositif de déflexion est ainsi configuré pour défléchir le faisceau incident d'un premier angle Θ1 fixe non nul par rapport à l'axe de rotation Ω1 . La rotation de C1 autour de l'axe Ω1 assurée par le premier mécanisme de rotation R1 pilotable, permet au faisceau de décrire un cercle autour de Ω1 . Par construction cet angle Θ1 peut être fixé entre 0 et 60°. - Entre les moyens d'émission-réception et le premier dispositif de déflexion, un deuxième dispositif de déflexion associé à un deuxième mécanisme R2 de rotation autour d'un deuxième axe Ω2 (indiquée par la flèche) pilotable. Il est configuré pour, en mode émission, défléchir vers le premier dispositif de déflexion d'un angle Θ2 fixe non nul par rapport à l'axe de rotation Ω2, le faisceau hyperfréquence incident issu de la source, et pour en mode réception, défléchir vers le dispositif de formation d'un angle Θ2 fixe non nul par rapport à l'axe de rotation Ω2, le faisceau hyperfréquence incident issu du premier dispositif de déflexion. L'angle (Ω1 , Ω2) formé par les premier et deuxième axes de rotation est supérieur à 0° et inférieur ou égal à 90° : 0°< (Ω1 .Ω2) < 90° ; dit autrement le prisme C1 du premier dispositif de déflexion est incliné par rapport à Ω2.
- Le premier mécanisme de rotation R1 est monté sur le deuxième mécanisme de rotation R2. Ainsi le premier mécanisme de rotation R1 est solidaire du deuxième mécanisme de rotation R2 : la rotation du deuxième dispositif de déflexion autour de l'axe Ω2 entraîne le premier dispositif de déflexion dans une rotation autour de Ω2. Mais la rotation du premier dispositif de déflexion autour de l'axe Ω1 est indépendante de la rotation autour de l'axe Ω2 : elle n'entraîne pas la rotation du deuxième dispositif de déflexion.
Afin d'assurer une couverture angulaire complète, il est alors nécessaire que le prisme C1 et le deuxième dispositif de déflexion défléchissent le faisceau avec Θ1≥Θ2. La rotation de C1 autour de l'axe Ω1 assurée par le premier mécanisme de rotation R1 , permet au faisceau de décrire un cercle autour de Ω1 , ce qui combiné avec une rotation du deuxième dispositif de déflexion autour de l'axe de roulis Ω2 assurée par le deuxième mécanisme de rotation R2, permet de placer le faisceau dans un cône d'angle solide d'une valeur de 2π(1 -cos(2 Θ1 )).
Le second dispositif de déflexion peut lui-même comporter un ou plusieurs prismes diélectriques à microstructures sub-longueurs d'onde, comme montré sur les figures 2a, 2b, 3 et 4. Selon un premier mode de réalisation décrit en relation avec la figure 2a, le second dispositif de déflexion comporte un seul prisme diélectrique C2 à microstructures sub-longueur d'onde, désigné deuxième prisme, de même que le premier dispositif de déflexion ne comporte qu'un seul prisme C1 . Cela permet d'améliorer la compacité de l'antenne.
Ce deuxième prisme permet de pré-défléchir le faisceau en amont du premier dispositif de déflexion en mode émission, d'un angle Θ2 fixe non nul par rapport à l'axe Ω2 normal au plan du prisme C2. L'angle entre les axes Ω1 et Ω2 peut aussi être égal à Θ2 comme montré sur les figures ; dans ce cas le faisceau défléchi par ce deuxième prisme C2 a avantageusement une incidence normale sur le prisme C1 en mode émission. Par construction cet angle Θ2 peut être fixé entre 0 et 60°. Combiné au premier prisme C1 , ceci permet d'atteindre une déflexion maximale Θ1 +Θ2 de 120°. Pour que la couverture angulaire soit complète (c'est-à-dire incluant la direction de Ω2), il est nécessaire que l'angle Θ1 soit supérieur ou égal à l'angle Θ2. L'ajout d'une mécanique de rotation roulis autour de l'axe Ω2 mène à un domaine de pointage d'angle solide 3π sr.
Selon un deuxième mode de réalisation décrit en relation avec la figure 3, le second dispositif de déflexion comporte un seul prisme désigné deuxième prisme C2, et le premier dispositif de déflexion comporte en plus du premier prisme C1 , un autre prisme désigné troisième prisme C3.
Ce prisme C3 diélectrique à microstructures sub-longueur d'onde, est disposé parallèlement au premier prisme C1 (il est donc normal à l'axe Ω1 ) et sur celui-ci ; il est apte à défléchir le faisceau incident d'un angle Θ3 fixe non nul par rapport à l'axe Ω1 . Par construction cet angle Θ3 peut être fixé entre 0 et 60°. Il est associé à un troisième mécanisme R3 de rotation autour de l'axe Ω1 (indiquée par la flèche) pilotable, indépendant du premier mécanisme de rotation R1 associé à C1 . Comme le premier mécanisme de rotation R1 , ce troisième mécanisme de rotation R3 est monté sur le deuxième mécanisme de rotation R2. Ainsi les premier et troisième mécanismes de rotation R1 et R3 sont solidaires du deuxième mécanisme de rotation R2. Ce premier dispositif de déflexion à deux prismes diélectriques structurés C1 et C3 en rotations indépendantes autour de l'axe Ω1 , permet de dépointer dynamiquement le faisceau dans un cône d'angle solide avec un angle de déflexion (par rapport à Ω1 ) variable Θ13 = Θ3 + Θ1 , pouvant atteindre un angle 013max. En fonction de la configuration de C1 et C3, par construction, 013max peut atteindre 60° à 70° en fonction du niveau de performance recherché. Les sens de rotation du premier et du troisième mécanismes de rotation R1 , R3 peuvent éventuellement être opposés ; on parle alors de prismes C1 et C3 contra-rotatifs.
La combinaison de ces deux dispositifs de déflexion permet d'atteindre une déflexion maximale 013max+02 de 120°. Pour que la couverture angulaire soit complète, il est nécessaire que l'angle 013max soit supérieur ou égal à l'angle 02. Combiné au mécanisme de rotation roulis autour de l'axe Ω2, on obtient un domaine de pointage d'angle solide 3π sr.
Les mécanismes de rotation R1 , R2 et R3 sont pilotables par exemple manuellement ou de préférence par un moteur commandé par un servomécanisme.
Selon un troisième mode de réalisation décrit en relation avec la figure 4, le second dispositif de déflexion comporte en plus du prisme C2, un deuxième prisme à microstructures sub-longueur d'onde, désigné quatrième prisme C4. Ce quatrième prisme C4 est disposé parallèlement au prisme C1 du premier dispositif de déflexion et juste avant (=en amont) en mode émission comme montré sur la figure, et est donc normal à l'axe Ω1 ; par conséquent, il est incliné par rapport au prisme C2 d'un angle formé par les axes Ω1 et Ω2. Il est configuré pour défléchir le faisceau incident (issu du prisme C2 et donc déjà défléchi d'un angle 02) d'un angle 04 fixe non nul. Ce prisme est associé au mécanisme de rotation R2 du second dispositif de déflexion, autour de l'axe Ω2. Par construction cet angle 04 peut être fixé entre 0 et 60°. L'angle de déflexion du second dispositif de déflexion est alors égal à 02 + 04 par rapport à l'axe Ω2. Sur la figure l'angle formé par les axes Ω1 et Ω2 est aussi égal à 02 + 04 : ainsi le faisceau issu de C4 a une incidence normale sur C1 .
Pour tous ces modes de réalisation, le dispositif de formation du faisceau issu de la source comporte une lentille au foyer de laquelle sont placés les moyens d'émission S. Cette lentille permet de mettre en forme le front d'onde quasi sphérique émis par une source S ponctuelle. La lentille L de mise en forme peut être fixe et indépendante du deuxième prisme C2 et de son mécanisme de rotation comme montré sur les figures 2a, 3, 4. Dans ce cas, l'ensemble source S et lentille L de mise en forme est fixe par rapport aux rotations autour de Ω1 et de Ω2 et permet une interconnexion aisée avec les circuits microonde d'émission et/ou de réception.
Cette lentille L de mise en forme peut être une lentille diélectrique: - diffractive massive à profil hyperbolique, ou
- à microstructures comme décrit dans les brevets FR 2 980 648 ou FR 3 002 697, et peut être diffractive ou réfractive.
Selon une variante qui s'applique aux modes de réalisation précédemment décrits, la lentille L de mise en forme du faisceau émis par les moyens d'émission S (ou vers les moyens de réception) est combinée au deuxième prisme C2 en un composant holographique CH, pour obtenir un seul composant qui assure une double fonction de mise en forme et de déviation du faisceau émis par la source S, comme illustré figure 2b. Dans ce cas, les microstructures sub-longueur d'onde sont implantées sur une seule face du composant CH selon un agencement non périodique déterminé par un calcul d'interférences sur ladite face, entre le faisceau émis par la source incident sur cette face et le faisceau de sortie (de ce composant CH) souhaité, en l'occurrence une onde plane défléchie avec un angle Θ2. On rappelle que les microstructures sont qualifiées de sub- longueur d'onde lorsque la condition suivante pour les cellules (ou mailles) où elles sont implantées, est remplie :
(Distance entre les centres de cellules adjacentes) < λ/η avec λ la longueur d'onde cible choisie dans la plage de longueurs d'onde correspondant aux ondes hyperfréquences, soit une longueur d'onde typiquement comprise entre 1 mm et 1 m, et n l'indice de réfraction du matériau diélectrique dans lequel les microstructures sont formées.
Dans le cas où ce composant holographique est à face plane (surface 2D) comme montré sur la figure 2b, il s'agit d'un calcul d'interférences sur cette face plane entre le faisceau incident émis par la source et le faisceau de sortie qui, dans le cas d'une antenne à faisceau orientable, est une onde plane avec un angle de sortie (en mode émission) correspondant à l'angle d'orientation du faisceau. La hauteur et la taille de chaque microstructure MS de CH (que l'on peut voir aussi figure 5c) sont déterminées expérimentalement ou calculées de manière à faire correspondre le retard de phase modulo 2π introduit localement par chaque microstructure, au conjugué de la phase de l'hologramme en ce même point.
L'implémentation sub-longueur d'onde des microstructures MS est réalisée à partir d'un maillage géométrique M généralement à base cartésienne, c'est-à-dire à base rectangulaire voire carrée, comme montré figures 5a, 5b et 5c. Un maillage hexagonal, voire circulaire peut aussi être envisagé. Au sein de ce maillage, la base d'une microstructure ne peut bien sûr dépasser une maille (ou cellule) du maillage, mais peut ne l'occuper que partiellement. Certaines mailles peuvent être vides, d'autres entièrement occupées par la base de la microstructure et pour d'autres enfin, la base de la microstructure n'occupe que partiellement la maille correspondante, selon l'implémentation déterminée.
Cette implémentation simple à réaliser provoque cependant une erreur de phase due à la résolution de l'échantillonnage et donc à une réduction de l'efficacité d'ouverture de l'antenne. Pour résoudre ce problème on choisit une base de maillage dans un système de coordonnées adapté pour ajuster la phase au mieux. On réalise une structure géométrique sublongueur d'onde à partir d'un maillage M qui coïncide avec des lignes isophases dans une direction et avec des lignes à gradient de phase dans des directions respectivement perpendiculaires aux lignes iso-phases comme illustré figure 6a et 6b.
Afin d'améliorer l'efficacité d'orientation pour des angles à faible élévation (angle Θ élevé), les microstructures du composant holographique peuvent être formées sur une surface non plane c'est-à-dire sur une surface 3D prédéterminée, telle qu'une surface à symétrie de révolution comme un cône, une sphère ou n'importe quelle surface 3D arbitraire.
Les microstructures sont toutes formées dans un matériau diélectrique selon des formes déterminées a priori, soit en saillie sous forme de piliers, soit en creux sous forme de trous. Une combinaison de trous et de piliers est également possible. Les microstructures sont de forme quelconque, préférentiellement avec des axes de symétrie. Elles ont une section carrée, hexagonale ou circulaire, ou une combinaison de différentes géométries, ou une section conforme à des lignes iso-phases et des lignes à gradient de phase. Elles peuvent être de section constante sur leur hauteur ou variable comme dans le cas d'une structure pyramidale, conique, etc. La hauteur des microstructures MS est généralement identique (comme illustré figure 5c), mais pas nécessairement. Elles peuvent être perpendiculaires à la surface du composant ou inclinées, par exemple à 30°. On peut également avoir une inclinaison variable sur un même composant. L'inclinaison est déterminée expérimentalement, typiquement en fonction de la direction d'inflexion ou d'incidence du faisceau.
Selon une généralisation du mode de réalisation précédent, et toujours pour réaliser la fonction de collimation ou de focalisation (selon le mode émission ou réception) et de déflexion du faisceau, le composant holographique CH, comporte des superpositions de couches de microstructures MS sub-longueur d'onde, formées dans le volume de celui-ci, et implantées selon un agencement tridimensionnel non périodique déterminé par un calcul d'interférences sur ledit volume, entre le faisceau émis par la source incident dans ce volume et le faisceau de sortie souhaité. Ce volume s'appuie bien sûr sur la face du composant CH sur laquelle sont formées les microstructures ; ce volume est délimité notamment par cette face. Le calcul de l'interférence volumique peut être réalisé expérimentalement par ajustements successifs ou par calcul par exemple en transformant le volume de CH en un empilement de K surfaces 2D ou 3D parallèles entre elles (avec K un entier typiquement compris entre 2 et 100) sur chacune desquelles une figure d'interférences surfacique est calculée. L'empilement de couches de microstructures est obtenu par exemple en faisant correspondre pour chaque point de calcul du volume, une microstructure de hauteur réduite d'un facteur K et dont la section permet de générer un retard de phase local correspondant au conjugué de la phase de l'hologramme en ce même point réduite d'un facteur K.
Un autre mode pour obtenir la distribution de microstructures 3D consiste à partir du calcul d'interférences obtenu sur la face du composant CH entre le faisceau incident émis par la source et le faisceau de sortie, à projeter la section de chacune des microstructures dans le volume du composant en suivant les courbes résultant de l'intersection entre les plans isophase de l'hologramme volumique et les plans contenant les gradients de phase.
Dit autrement, ce calcul d'interférences sur ledit volume peut-être effectué :
- de manière discrète pour différentes valeurs de z (dimension de l'empilement) ; il s'agit en quelque sorte d'une réitération pour plusieurs surfaces d'implémentation considérées à différentes valeurs de z, du calcul d'interférences 2D précédemment décrit pour une seule surface d'implémentation. La hauteur et la section des microstructures est alors à déterminer sur chacune de ces surfaces comme indiqué précédemment, ou
- de manière continue sur z, la hauteur et la section des microstructures étant alors déterminée par le calcul lui-même. Ce composant CH est hébergé par le deuxième dispositif de déflexion et est donc soumis à rotation autour de l'axe Ω2 par le deuxième mécanisme de rotation. Ce composant holographique CH permet un gain de poids et d'efficacité.
Un exemple de configuration avec un composant holographique CH est montré figure 2b : un seul prisme C1 défléchissant le faisceau d'un angle Θ1 fixe par rapport à son axe de rotation Ω1 , est utilisé dans l'ouverture de l'antenne. Comme déjà indiqué, afin d'assurer une couverture angulaire complète, il est alors nécessaire que le prisme C1 et le composant holographique CH défléchissent le faisceau avec Θ1≥Θ2. La rotation de C1 autour de l'axe Ω1 assurée par le premier mécanisme de rotation, permet au faisceau de décrire un cercle autour de Ω1 , ce qui combiné avec une rotation de l'ensemble C1 et CH autour de l'axe de roulis Ω2 assurée par le deuxième mécanisme de rotation, permet de placer le faisceau dans un cône d'angle solide d'une valeur de 2π(1 -cos(2 Θ1 )).
Il est également possible d'ajouter aux configurations précédentes, une mécanique de translation des moyens d'émission S/réception suivant l'axe vertical (parallèlement à l'axe Ω2) pour maîtriser l'ouverture du faisceau émis et reçu. Pour seconder les deux dispositifs de déflexion, et/ou pour compenser la variation de déflexion de C2 lorsque la fréquence de l'onde émise par la source S est modifiée, il est également possible d'ajouter aux configurations précédentes une mécanique de translation des moyens d'émission S/réception dans le plan normal à l'axe Ω2. Ceci est particulièrement utile pour générer de petits angles de déflexion et cela évite d'effectuer un tour complet de roulis (= un tour complet du deuxième mécanisme de rotation) notamment autour de points singuliers tels que ceux dans la direction de Ω2 par exemple. Cela permet ainsi une maîtrise aisée et totale du faisceau (position et ouverture).
Dans les exemples précédents, le second dispositif de déflexion comportait un ou plusieurs prismes, mais il peut ne pas comporter de prisme. Cette alternative aux modes de réalisation précédemment décrits, qui permet de gagner de la place est basée sur une combinaison du dispositif de mise en forme du faisceau émis par la source et du second dispositif de déflexion, en utilisant des configurations de type antennes à réflecteurs ; cette combinaison reste associée au deuxième mécanisme de rotation R2 autour de l'axe Ω2. Le faisceau émis par la source est par exemple défléchi et distribué sur le premier dispositif de déflexion par :
une configuration de type Cassegrain hors d'axe avec un miroir primaire parabolique M1 et un miroir secondaire concave M2, comme on peut le voir figure 7a,
une configuration de type Cassegrain dans laquelle le miroir M1 est un miroir à réseau de réflecteurs (« reflectarray miror » en anglais), comme on peut le voir figure 7b.
Pour ces deux variantes à réflecteurs, le miroir secondaire concave M2 peut être remplacé par tout autre type de réflecteur afin de réaliser des configurations du type Grégorienne, ADE (acronyme de l'expression anglo-saxonne « Axially Displaced Ellipse ») ou Dielguide (configuration également connue sous le nom anglosaxon de Splashplate).
L'invention a aussi pour objet une antenne orientable comprenant un système de déflexion tel que décrit, et des moyens d'émission S/réception hyperfréquence ponctuels disposés au foyer du dispositif de mise en forme comme montré sur les figures déjà décrites. Dans toutes les configurations décrites, la source S peut être monopulse, connectée ou non à un T magique' permettant l'extraction directe de signaux monopulse (somme et différences selon les deux axes du cornet). Ces signaux permettent de connaître l'écart d'angle entre la cible et l'angle de pointage du faisceau somme, lequel est connu par l'ajout de codeurs sur les trois axes de rotation du dispositif. Cela permet donc de mesurer l'écartométrie d'une cible dans le lobe principal de rayonnement du diagramme de rayonnement de la source. On peut aussi réaliser des variantes à tous ces modes de réalisation d'antenne orientable en combinant une source non ponctuelle (ou plus généralement des moyens d'émission-réception non ponctuels), son dispositif de mise en forme, et le second dispositif de déflexion pour former un ensemble configuré pour émettre une onde plane sur le premier dispositif de déflexion en mode émission ou recevoir une onde plane issue du premier dispositif de déflexion en mode réception. Cet ensemble est par exemple lui- même une antenne réseau A (à plaques (« patchs antenna » en anglais) comme montré figure 8a, à fente, à Vivaldi, ...), sans déphaseurs ou à déphaseurs fixes. En effet, cette antenne réseau n'a pas à être munie de déphaseurs puisque le dépointage d'angle Θ2+Θ13 est réalisé par le système de déflexion. En revanche, elle peut comporter plusieurs voies afin de réaliser des traitements radars avancés. L'antenne réseau peut être placée perpendiculairement par rapport à l'axe Ω2 comme montré sur les figures 8a et 8b, mais ce n'est pas nécessaire. Elle peut également être placée directement contre le prisme C1 . Quelle que soit sa configuration, cette antenne réseau A est associée au deuxième mécanisme de rotation R2 autour de l'axe Ω2.
Il est possible de blazer l'antenne réseau A comme montré figure 8b. L'angle de blaze Θ2 permet de ne pas perdre le rendement des plaques (« patchs » en anglais) dans la direction de pointage fixe de l'antenne.
Cet ensemble configuré pour émettre une onde plane défléchie vers le premier dispositif de déflexion en mode émission (ou pour recevoir une onde plane défléchie par le premier dispositif de déflexion en mode réception), peut aussi être une antenne à réflecteur, un cornet grand gain, ou autre. Ces alternatives décrites en relation avec les figures 7a, 7b, 8a, 8b, s'appliquent également avec un premier dispositif de déflexion ne comportant qu'un seul prisme C1 .
Pour ces modes de réalisation, chaque prisme (C1 et éventuellement C3) du premier dispositif de déflexion est associé à un mécanisme de rotation autour de Ω1 (R1 et éventuellement R3), alors qu'un seul mécanisme de rotation autour de Ω2 (R2) est associé au deuxième dispositif de déflexion qui comporte un ou plusieurs prismes (C2 ou CH et éventuellement C4), ou une configuration de type Cassegrain, ou une antenne réseau. Et on a : 0°< (Ω1 , Ω2) < 90°.
Un carénage est avantageusement utilisé pour englober la source et éventuellement le dispositif de mise en forme voire aussi le premier dispositif de déflexion. Ce carénage est soit recouvert à l'extérieur, soit tapissé à l'intérieur d'absorbant permettant d'absorber les ondes émises par la source S mais non interceptées par la lentille L, ainsi que les réflexions parasites dans le dispositif. Ceci contribue à améliorer le diagramme de rayonnement de l'antenne et à réduire sa surface équivalente radar. Cet absorbant peut être constitué de matériau diélectrique et/ou magnétique (ou de composite), structuré à une échelle sub-longueur d'onde afin de réduire le niveau des réflexions aux interfaces air/absorbant.
Cette structuration peut se faire de deux manières : - Soit à l'aide d'une couche comportant des microstructures sublongueur d'onde pour que la structure soit localement adaptée en hauteur et en épaisseur pour présenter l'indice effectif équivalent (tel que présenté dans le brevet FR 2 980 648) qui permet de réaliser une couche antireflet adaptée localement à l'incidence et à la fréquence de l'onde incidente.
- Soit en utilisant une structuration tridimensionnelle de type pyramidal par exemple, (cf. article de W. H. Southwell "Pyramid- array surface-relief structures producing antireflection index matching on optical surfaces", J. Opt. Soc. A., Vol 8, No 3, March 1991 ) à l'interface en orientant, par exemple, les microstructures sub-longueur d'onde en fonction de l'incidence du faisceau. Cette orientation n'est pas indispensable, on peut conserver une orientation normale à la surface du carénage.
En fonction de la longueur d'onde de fonctionnement du dispositif, la taille des microstructures est donc différente. La réalisation de ces surfaces structurées peut se faire par usinage, par fabrication additive, ou par gravure chimique.
Les avantages de l'invention sont les suivants :
❖ La mécanique à mettre en place pour ce genre de système de déflexion est plus fiable que les biellettes (moteurs annulaires). La masse tournante est faible car l'utilisation de matériaux diélectriques plastiques permet l'utilisation de techniques de fabrication additive, et assure un poids raisonnable pour une mécanique rapide et légère. Le dimensionnement des actionneurs et la commande d'asservissement des mécanismes de rotation ne dépendent pas de la répartition de masse dans la partie émetteur, ce qui facilite la modularité.
❖ Le domaine angulaire accessible par le système en émission/réception est de 3π sr (déflexion max 120°) contre moins de π sr (déflexion max 60°) pour les autres systèmes.
❖ L'utilisation de prismes diélectriques assure la largeur de bande et rend ce système accessible aux plus hautes fréquences.
❖ L'utilisation d'un émetteur central permet de réduire les coûts par l'utilisation d'un émetteur à puissance centralisée (ex : tube à onde progressive - TOP) pour les hautes fréquences ; il n'y a pas besoin d'avoir recours à des joints tournants pour passer le signal hyperfréquence.
❖ La maîtrise du positionnement de la source par rapport à la lentille suivant l'axe perpendiculaire permet de contrôler l'ouverture du faisceau.

Claims

REVENDICATIONS
Système de déflexion pilotable d'un faisceau hyperfréquence incident ayant une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m, qui comporte :
- un dispositif de formation configuré pour collimater ledit faisceau en mode émission ou focaliser ledit faisceau en mode réception,
- un premier dispositif de déflexion d'un faisceau hyperfréquence incident comprenant un premier composant diélectrique diffractif (C1 ) à microstructures sub-longueur d'onde agencées de manière à former un matériau artificiel présentant une variation périodique d'indice de réfraction effectif, désigné premier composant diélectrique diffractif, ce premier composant diélectrique diffractif étant associé à un premier mécanisme de rotation (R1 ) autour d'un premier axe (Ω1 ) pilotable, caractérisé en ce qu'il comprend en amont du premier dispositif de déflexion en mode émission ou en aval du premier dispositif de déflexion en mode réception :
- un deuxième dispositif de déflexion configuré pour défléchir un faisceau hyperfréquence incident vers le premier dispositif de déflexion en mode émission, ou issu du premier dispositif de déflexion en mode réception, ce deuxième dispositif de déflexion étant associé à un deuxième mécanisme de rotation (R2) autour d'un deuxième axe (Ω2) pilotable,
en ce que l'angle (Ω1 , Ω2) formé par le premier et le deuxième axes de rotation est supérieur à 0° et inférieur ou égal à 90°, et en ce que le premier mécanisme de rotation (R1 ) est solidaire du deuxième mécanisme de rotation (R2) de manière à ce qu'une rotation du deuxième mécanisme de rotation autour de son axe pilotable (Ω2) entraîne une rotation du premier mécanisme de rotation autour de ce même axe.
Système de déflexion pilotable selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier dispositif de déflexion comprend un autre composant diélectrique diffractif (C3) à microstructures sub- longueur d'onde disposé parallèlement au premier composant diélectrique diffractif (C1 ), désigné troisième composant diélectrique diffractif, ce troisième composant diélectrique diffractif étant associé à un troisième mécanisme de rotation (R3) autour du premier axe (Ω1 ) pilotable, indépendant du premier mécanisme de rotation (R1 ) et solidaire du deuxième mécanisme de rotation (R2).
Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second dispositif de déflexion comporte un composant diélectrique diffractif (C2) à microstructures sub-longueur d'onde, désigné deuxième composant diélectrique diffractif et le dispositif de formation du faisceau émis par les moyens d'émission ou reçu par les moyens de réception comporte une lentille (L).
Système de déflexion pilotable selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le second dispositif de déflexion comporte un autre composant diélectrique diffractif (C4) à microstructures sublongueur d'onde disposé parallèlement au premier prisme (C1 ), désigné quatrième composant diélectrique diffractif.
Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la lentille (L) du dispositif de formation du faisceau est une lentille diffractive diélectrique à microstructures.
Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la lentille (L) du dispositif de formation du faisceau est une lentille réfractive diélectrique à microstructures.
Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la lentille (L) du dispositif de formation du faisceau est une lentille réfractive diélectrique massive.
Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la lentille (L) du dispositif de formation du faisceau et le deuxième composant diélectrique diffractif (C2) sont combinés pour former un composant holographique (CH) non résonant à deux faces, à microstructures sub-longueur d'onde formées sur une seule face selon un agencement non périodique déterminé par un calcul d'interférences sur ladite face entre un faisceau incident et un faisceau de sortie prédéterminé, et en ce que le composant holographique (CH) est associé au deuxième mécanisme de rotation (R2).
9. Système de déflexion pilotable selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les microstructures (MS) du composant holographique (CH) sont formées sur une surface 3D prédéterminée.
10. Système de déflexion pilotable selon la revendication 9, caractérisée en ce que les microstructures du composant holographique (CH) sont formées dans un volume prédéterminé qui s'appuie sur ladite face du composant holographique, et implantées selon un agencement tridimensionnel non périodique.
1 1 . Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le dispositif de formation du faisceau et le second dispositif de déflexion sont combinés pour former un système de miroirs de type Cassegrain.
12. Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant diélectrique diffractif est un prisme ou un réseau.
13. Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième dispositif de déflexion est configuré pour défléchir le faisceau sur le premier dispositif de déflexion avec une incidence normale.
14. Système de déflexion pilotable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier dispositif de déflexion défléchit le faisceau avec un premier angle de déflexion (Θ1 , Θ13) par rapport au premier axe (Ω1 ), le deuxième dispositif de déflexion défléchit le faisceau avec un deuxième angle de déflexion (Θ2, Θ2+Θ4) par rapport au deuxième axe (Ω2), et en ce que le premier angle de déflexion est supérieur ou égal au deuxième angle de déflexion.
15. Antenne à faisceau orientable qui comporte des moyens d'émission/réception d'un faisceau hyperfréquence ayant une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m et un système de déflexion du faisceau selon l'une des revendications précédentes.
16. Antenne à faisceau orientable selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens d'émission (S) sont configurés pour être monopulse.
17. Antenne à faisceau orientable selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce qu'elle comporte une mécanique de translation des moyens d'émission/réception suivant le deuxième axe (Ω2) et/ou dans un plan normal au deuxième axe (Ω2).
18. Antenne à faisceau orientable qui comporte des moyens d'émission/réception d'un faisceau hyperfréquence ayant une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m et un système de déflexion du faisceau selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que les moyens d'émission/réception, le dispositif de formation et le second dispositif de déflexion sont combinés pour former un ensemble apte à former un faisceau incident sur le premier dispositif de déflexion en mode émission ou à recevoir un faisceau issu du premier dispositif de déflexion en mode réception et en ce que cet ensemble est associé au deuxième mécanisme de rotation (R2).
19. Antenne à faisceau orientable selon la revendication précédente, caractérisée en ce que cet ensemble est une antenne réseau (A).
20. Antenne à faisceau orientable selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'antenne réseau est blazée.
PCT/EP2017/059481 2016-04-22 2017-04-21 Systeme de deflexion et de pointage d'un faisceau hyperfrequence WO2017182612A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SG11201809271RA SG11201809271RA (en) 2016-04-22 2017-04-21 System for deflecting and pointing a microwave beam
ES17720058T ES2834448T3 (es) 2016-04-22 2017-04-21 Sistema de desviación y apuntamiento de un haz de microondas
EP17720058.1A EP3446362B1 (fr) 2016-04-22 2017-04-21 Systeme de deflexion et de pointage d'un faisceau hyperfrequence
SA518400273A SA518400273B1 (ar) 2016-04-22 2018-10-20 نظام من أجل انحراف شعاع موجات متناهية الصغر وتوجيهه

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1600670A FR3050577B1 (fr) 2016-04-22 2016-04-22 Systeme de deflexion et de pointage d'un faisceau hyperfrequence
FR1600670 2016-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017182612A1 true WO2017182612A1 (fr) 2017-10-26

Family

ID=57233497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/059481 WO2017182612A1 (fr) 2016-04-22 2017-04-21 Systeme de deflexion et de pointage d'un faisceau hyperfrequence

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3446362B1 (fr)
ES (1) ES2834448T3 (fr)
FR (1) FR3050577B1 (fr)
SA (1) SA518400273B1 (fr)
SG (1) SG11201809271RA (fr)
WO (1) WO2017182612A1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021171157A1 (fr) * 2020-02-25 2021-09-02 Isotropic Systems Ltd Prisme permettant de repointer un faisceau principal d'antenne à réflecteur
CN113904721A (zh) * 2021-10-19 2022-01-07 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准系统及方法
CN114267956A (zh) * 2021-12-21 2022-04-01 中国科学院光电技术研究所 亚波长结构透反射超表面器件、波束扫描天线及扫描方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3242496A (en) * 1948-08-06 1966-03-22 Sperry Rand Corp Scanning antenna system
FR2570886A1 (fr) * 1984-09-21 1986-03-28 Thomson Csf Antenne hyperfrequence a balayage par prismes tournants
FR2980648A1 (fr) 2011-09-26 2013-03-29 Thales Sa Antenne lentille comprenant un composant dielectrique diffractif apte a mettre en forme un front d'onde hyperfrequence
EP2584650A1 (fr) * 2011-10-17 2013-04-24 MacDonald, Dettwiler and Associates Corporation Antenne orientable à balayage important sans trou de clé
FR3002697A1 (fr) 2013-02-22 2014-08-29 Thales Sa Systeme de deflexion configurable hyperfrequence

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3242496A (en) * 1948-08-06 1966-03-22 Sperry Rand Corp Scanning antenna system
FR2570886A1 (fr) * 1984-09-21 1986-03-28 Thomson Csf Antenne hyperfrequence a balayage par prismes tournants
FR2980648A1 (fr) 2011-09-26 2013-03-29 Thales Sa Antenne lentille comprenant un composant dielectrique diffractif apte a mettre en forme un front d'onde hyperfrequence
EP2584650A1 (fr) * 2011-10-17 2013-04-24 MacDonald, Dettwiler and Associates Corporation Antenne orientable à balayage important sans trou de clé
FR3002697A1 (fr) 2013-02-22 2014-08-29 Thales Sa Systeme de deflexion configurable hyperfrequence

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W. H. SOUTHWELL: "Pyramid-array surface-relief structures producing antireflection index matching on optical surfaces", J. OPT. SOC. A., vol. 8, no. 3, March 1991 (1991-03-01)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021171157A1 (fr) * 2020-02-25 2021-09-02 Isotropic Systems Ltd Prisme permettant de repointer un faisceau principal d'antenne à réflecteur
US11469515B2 (en) 2020-02-25 2022-10-11 Isotropic Systems Ltd. Prism for repointing reflector antenna main beam
US11888228B2 (en) 2020-02-25 2024-01-30 All.Space Networks Limited Prism for repointing reflector antenna main beam
CN113904721A (zh) * 2021-10-19 2022-01-07 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准系统及方法
CN114267956A (zh) * 2021-12-21 2022-04-01 中国科学院光电技术研究所 亚波长结构透反射超表面器件、波束扫描天线及扫描方法
CN114267956B (zh) * 2021-12-21 2023-06-30 中国科学院光电技术研究所 亚波长结构透反射超表面器件、波束扫描天线及扫描方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3446362A1 (fr) 2019-02-27
FR3050577A1 (fr) 2017-10-27
SG11201809271RA (en) 2018-11-29
ES2834448T3 (es) 2021-06-17
SA518400273B1 (ar) 2022-08-03
EP3446362B1 (fr) 2020-10-14
FR3050577B1 (fr) 2020-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2415120B1 (fr) Antenne multicouche a plans paralleles, de type pillbox, et systeme d&#39;antenne correspondant
EP2654126B1 (fr) Antenne mobile directive à commutation de polarisation par déplacement de panneaux rayonnants
EP3371852A1 (fr) Antenne compacte à faisceau orientable
EP3446362B1 (fr) Systeme de deflexion et de pointage d&#39;un faisceau hyperfrequence
FR2897722A1 (fr) Antenne multi faisceaux.
FR2685131A1 (fr) Antenne de reception a reflecteur fixe pour plusieurs faisceaux de satellite.
EP1900064B1 (fr) Lentille inhomogene a gradient d&#39;indice de type oeil de poisson de maxwell, systeme d&#39;antenne et applications correspondants
CA3141789C (fr) Vehicule spatial, lanceur et empilement de vehicules spatiaux
EP0512487A1 (fr) Antenne à lobe formé et grand gain
WO2020043632A1 (fr) Antenne pour emettre et/ou recevoir une onde electromagnetique, et systeme comprenant cette antenne
FR2945674A1 (fr) Dispositif de depointage du faisceau d&#39;une antenne a balayage de faisceau utilisant le dispositif
EP3365943B1 (fr) Dispositif d&#39;antenne d&#39;aide a l&#39;acquisition et systeme d&#39;antenne pour le suivi d&#39;une cible en mouvement associe
EP3220181B1 (fr) Systeme optique hybride a encombrement reduit pour antenne reseau imageur
WO2023218008A1 (fr) Antenne faible profil à balayage electronique bidimensionnel
FR3082362A1 (fr) Systeme de depointage a formation de faisceau
EP3506426B1 (fr) Dispositif de pointage de faisceau pour systeme antennaire, systeme antennaire et plateforme associes
FR2968847A1 (fr) Systeme d&#39;antennes multifaisceaux compact
EP2171799A1 (fr) Syteme antennaire dont le diagramme de rayonnement est reconfigurable parmi des diagrammes de rayonnement sectoriels et directifs, et dispositif emetteur et/ou recepteur correspondant
WO2018091587A1 (fr) Dispositif de depointage de faisceau par deplacement de rouleaux dielectriques effectifs
FR2861899A1 (fr) Antenne-source constituee par une ouverture rayonnante compo rtant un insert
EP4293823A1 (fr) Antenne active dont les éléments rayonnants sont montés sur une surface conique
Minin et al. Some Fields of Lens Array Applications
FR2903814A1 (fr) Antenne a double alimentation
FR2738401A1 (fr) Antenne reseau a couverture angulaire elargie
FR2702846A1 (fr) Dispositif intégré d&#39;antenne/mélangeur et systèmes de guidage d&#39;arme.

Legal Events

Date Code Title Description
DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017720058

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017720058

Country of ref document: EP

Effective date: 20181122

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17720058

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1