WO2022137185A1 - Réseau d'antennes à fentes - Google Patents

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WO2022137185A1
WO2022137185A1 PCT/IB2021/062221 IB2021062221W WO2022137185A1 WO 2022137185 A1 WO2022137185 A1 WO 2022137185A1 IB 2021062221 W IB2021062221 W IB 2021062221W WO 2022137185 A1 WO2022137185 A1 WO 2022137185A1
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WO
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antenna array
slots
array according
coupling
waveguide
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PCT/IB2021/062221
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Esteban Menargues Gomez
Lionel Simon
Antoine CALLEAU
Original Assignee
Swissto12 Sa
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Publication date
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Priority to IL303903A priority patent/IL303903A/en
Priority to CA3200229A priority patent/CA3200229A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H01Q21/0043—Slotted waveguides
    • H01Q21/005—Slotted waveguides arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0087—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons

Definitions

  • the present invention relates to the field of slot antennas and the manufacture of these antennas.
  • Slot array antennas consist of a metal surface, generally a flat plate, with a matrix of cut slots which radiate electromagnetic waves.
  • the shape, size and arrangement of the slits determine the radiation pattern for a given frequency.
  • the shape and the precise arrangement of the slots makes it possible to reduce the problems of cross-polarization between slots.
  • the slots are generally provided in one of the walls of a waveguide which conducts the electromagnetic energy to the slots in transmission or from the slots in reception.
  • slot antennas can be juxtaposed so as to form a network of slot antennas.
  • Such a network makes it possible to better control the phase and the amplitude of the signals emitted by each slot.
  • Such antennas and antenna arrays are used in particular in radar antennas for aircraft, including meteorological radar antennas in the nose of the aircraft ("airborne weather radar”) and certain television transmission antennas UHF, and in particular marine radar antennas.
  • Document US Pat. No. 3,363,253 relates to an array of slotted antennae comprising a plurality of juxtaposed elementary antennae, each of these elementary antennae comprising a waveguide, one face of which is provided with pairs of radiating slots arranged in the waveguide length.
  • a coupling waveguide individually feeds the elementary antennas.
  • Waveguides are usually 3D printed with the longitudinal axis, along the direction of signal propagation, vertical, which avoids having to print cantilevered waveguide walls.
  • Document US 2018/366800 A1 relates to an antenna array, each of the antennas comprising juxtaposed waveguides, one face of which is provided with radiating slots. These antennas are served by a coupling waveguide. This document discloses in particular additive manufacturing of certain components, or even of the entire antenna array.
  • the document GUENNOU-MARTIN A ET AL “Design and manufacturing of a 3-D conformal slotted waveguide antenna array in Kuband based on Direct Metal Laser Sintering”, 2016 IEEE CONFERENCE ON ANTENNA MEASUREMENTS & APPLICATIONS (CAMA), IEEE, October 23, 2016, also relates to an antenna array comprising juxtaposed waveguides, one face of which is provided with slots. The juxtaposed waveguides are fed by a coupling waveguide.
  • This article deals in particular with the additive manufacturing of such slotted antenna arrays.
  • An object of the present invention is therefore to provide a more economical array of slotted antennas, in particular for manufacture in small series with personalized dimensions, or also in large series.
  • Another object of the present invention is to provide a new and more economical slotted antenna array manufacturing process.
  • An object of the present invention is therefore to provide a more economical slotted antenna array, in particular for manufacture in small series with personalized dimensions, or also in large series.
  • Another object of the present invention is to provide a new and more economical slot array antenna manufacturing method.
  • each elementary antenna comprising a waveguide one face of which is provided with radiating slots in order to radiate outside the waveguide at least part of the electromagnetic energy in said waveguide,
  • a coupling waveguide for individually supplying each said elementary antenna from a face opposite to said face provided with radiating slots, characterized in that said antenna array is a component resulting from manufacturing additive, and in that a section of said radiating slots is either non-rectangular or rectangular with sides not parallel to a longitudinal direction of said waveguides, and in that the coupling waveguide comprises irises and / or steps on its internal face so as to control the phase and/or the amplitude of the signals in the various coupling slots.
  • the signal introduction slot allows the electromagnetic signal to be introduced into, or extracted from, the coupling waveguide.
  • the non-rectangular section of the slots gives the designer more freedom to make slots which can be printed in additive manufacturing, that is to say slots which do not have to be machined by removing material from one face.
  • this non-rectangular section makes it possible to produce slots, the upper portion of which during printing is less likely to collapse.
  • This section may for example be oval, elliptical, triangular, or polygonal with at least five sides.
  • the section of the slots is advantageously hexagonal. This makes it possible to produce an arch portion of the slot during printing which is sufficiently oblique with respect to the horizontal so as not to sag.
  • the section of the slots can be pentagonal.
  • the largest dimension of the slots can extend parallel to the longitudinal direction of said waveguides. This makes it possible to manufacture the antenna array by additive printing with the vertically oriented waveguides and vertically oriented slots, and thus reduce the risk of sagging.
  • the largest dimension of the slots may extend obliquely relative to the longitudinal direction of said waveguides. This makes it possible to manufacture the antenna array by additive printing with the waveguides whose slots, even rectangular, do not have a horizontal cantilever section during printing, and which are therefore less likely to s sag.
  • the coupling waveguide advantageously extends in a direction perpendicular to that of the elementary antennas.
  • the coupling waveguide is advantageously connected to each elementary antenna through at least one coupling slot which makes it possible to transmit electromagnetic energy between the coupling waveguide and this elementary antenna.
  • the section of the coupling slots can be either non-rectangular, or rectangular with sides that are not parallel to the longitudinal direction of said waveguides.
  • the section of the coupling slots can be, for example, oval, elliptical, triangular, or polygonal with at least five sides.
  • the largest dimension of said coupling slots may extend obliquely with respect to the longitudinal direction of said waveguides.
  • the coupling slots are preferably oriented alternately at +45° and -45° with respect to the longitudinal direction of said waveguides. This oblique orientation facilitates manufacturing in 3D printing by reducing the overhanging portions. corners different inclinations, between 0° and 90°, can be provided. Tests and simulations have shown that alternating positive and negative slot inclinations improves coupling performance.
  • the irises and/or steps are preferably oriented parallel to the longitudinal axis of said elementary antennae, so as to facilitate their additive manufacturing.
  • said irises preferably have a non-rectangular iris section.
  • the section of said coupling waveguide is also preferably non-rectangular, for example oval, elliptical, trapezoidal, hexagonal, or polygonal with at least 5 sides, in order to facilitate its additive manufacturing.
  • the electromagnetic signal can be introduced into the coupling waveguide, or extracted from this coupling waveguide, through a signal introduction slot.
  • This signal introduction slot advantageously has a non-rectangular section, preferably a hexagonal section.
  • the antenna array may comprise a metallic or synthetic core produced by additive manufacturing, and a conductive coating on this core.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a slot antenna array comprising an additive manufacturing step, said elementary antennae being oriented with their longitudinal axis forming an angle of between 0° and 45° during this step, the slots having a non-rectangular section, for example a hexagonal section.
  • Figure 1 illustrates a perspective view from the front of a slot antenna array according to the present invention
  • Figure 2 illustrates a perspective view from the rear face of a slot antenna array according to the present invention
  • Figure 3 illustrates a sectional view of a slot antenna array according to the present invention, the view being oriented along line 3-3- in Figure 2.
  • Figure 4 illustrates a perspective view of a slot antenna array portion according to the present invention, the portion being cut out along line 4-4- in Figure 2.
  • Figure 5 illustrates a perspective view of the rear part of a slot antenna array according to the present invention.
  • Figure 6 illustrates a perspective view of the front part of a slot antenna array according to the present invention.
  • Figure 1 illustrates a view of the front face 11 of an array 1 of slot antennas according to the present invention.
  • the network comprises several elementary antennas 2a, 2b, ..., 2n juxtaposed along the z axis, each elementary antenna 2 comprising n radiating slots arranged in columns.
  • the odd radiating slots are offset laterally relative to the even radiating slots of the same antenna.
  • this antenna array 1 is intended to emit an electromagnetic signal through each radiating slot, the signals emitted by the different slots being combined.
  • reception the signals received through the various radiating slots are combined in each elementary antenna 2 then between elementary antennas.
  • the antenna array 1 may be intended for example to form a meteorological radar antenna, for example in the nose of an airplane.
  • FIG. 2 illustrates a view of the rear face of the antenna array 1.
  • the element 3 and a coupling waveguide which crosses all the elementary antennas 2a-2n to individually supply each of these elementary antennas from the rear face 12 opposite the front face provided with slots, or to receive and combine the electromagnetic signals in these different elementary antennas.
  • the figure also shows the openings 20 passing through each elementary antenna 2 along the longitudinal axis z, and forming a waveguide connected to the slots 21 on the front face 11.
  • the elements 120 are reinforcing and stiffening ribs s extending parallel to the longitudinal axis of the waveguides on the rear face 12.
  • the symmetrical rib 121 has a greater height than the ribs 101 and supports the opening 33.
  • This opening 33 constitutes a signal introduction slot to introduce an electromagnetic signal to be emitted into the guide coupling wave 3, and/or to recover the signal received in this waveguide.
  • Figure 3 is a sectional view of the network 1 along line 3-3 in Figure 2.
  • the coupling waveguide 3 is individually connected to the waveguide 20 of each of the elementary antennas 2 by means of a coupling slot 22.
  • a T junction 34 is provided on the internal face of the coupling waveguide 3 opposite to the slot 33 so that the electromagnetic energy injected by this slot is distributed on either side of this junction.
  • Elements 32 are steps on the face of the coupling waveguide 3 which control the phase and amplitude of the signals in each coupling slot 22.
  • Figure 4 is another sectional and perspective view of the slot antenna array 1 along line 4-4 of Figure 2.
  • the signal introduction slot 33 is formed in a rib 121', the asymmetrical shape of which is modified from that of FIG. 3.
  • Figure 5 is another sectional and perspective view of the rear half of the slot antenna array 1.
  • the signal introduction slot 33 enters from the rear face 12 into the guide. coupling wave 3.
  • the steps 32 and the irises 31 provided on the walls of this channel make it possible to control the amplitude and the phase of the signals radiated from this waveguide 3.
  • FIG. 6 is another sectional and perspective view of the front half of the slotted antenna array 1.
  • the T-junction 34 is observed facing the signal introduction slot 33 , as well as the coupling slots 22 between the coupling waveguide 3 and the waveguides 20. These slots are inclined alternately at plus and -45° with respect to the longitudinal direction z of the waveguides 20.
  • the antenna array 1 is obtained by additive manufacturing, for example by 3D printing, for example by stereolithography. It advantageously comprises a core not shown in metal, or possibly in synthetic or ceramic material, and a coating obtained by electrodeposition at least on the internal faces of this core, that is to say on the walls of the waveguides, and preferably on all the surfaces of the network.
  • the antenna array can be monolithic.
  • the network is obtained using a method comprising a step of printing the core by orienting the elementary antennas 2 vertically, that is to say parallel to the z-axis. This arrangement makes it possible to avoid the risk of the walls of the waveguides collapsing during 3D printing.
  • the network is obtained using a process comprising a step of printing the core by orienting the elementary antennas 2 so that their longitudinal axis forms a greater angle at 0° and less than or equal to 45° with the vertical printing axis.
  • This arrangement makes it possible to avoid the risk of the side walls of the slots collapsing during 3D printing.
  • the largest dimension of the slots extends parallel to the printing direction so that the largest side walls of the slots are vertical, even if the slots are not parallel to the longitudinal axis of the elementary antennae.
  • the radiating slots 21 ( Figure 1) have a section 21, which allows them to be produced by 3D printing without the need for machining and without the risk of the upper portion 210 (arch) collapsing during printing. .
  • this upper portion forms a triangle, like the lower portion 211, so that the slots 21 have a hexagonal cross section.
  • a pentagonal section, with a rectilinear lower portion, can also be imagined.
  • the coupling slots 22 ( Figure 6) are inclined at + or -45° relative to the horizontal during printing, which also avoids the risk of their upper ceiling collapsing during printing. .
  • the signal introduction slot 33 is preferably also of non-rectangular section, for example oval, elliptical, or polygonal with at least five sides, for example hexagonal, in order to allow its printing in a vertical position.

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Abstract

Réseau d'antennes comprenant :-plusieurs antennes élémentaires juxtaposées, chaque antenne élémentaire comportant un guide d'onde dont une face est munie d'un réseau de fentes afin de rayonner à l'extérieur du guide d'ondes au moins partie de l'énergie électromagnétique dans ledit guide d'onde,- un guide d'onde de couplage pour alimenter individuellement chaque dite antenne élémentaire depuis une face opposée à ladite face munie de fentes rayonnantes,dans lequel ladite antenne est un composant résultant d'une fabrication additive,une section des dites fentes étant soit non rectangulaire soit rectangulaire avec des côtés non parallèles à une direction longitudinale desdits guides d'onde,et en ce que le guide d'onde de couplage comporte des iris et/ou des marches sur sa face interne de manière à contrôler la phase et/ou l'amplitude des signaux dans les différentes fentes de couplage.

Description

Réseau d'antennes à fentes
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne le domaine des antennes à fentes et de la fabrication de ces antennes.
Etat de la technique
[0002] Les antennes à fentes (« slot array antenna ») sont constituées d'une surface métallique, généralement une plaque plane, avec une matrice de fentes découpées qui rayonnent des ondes électromagnétiques. La forme, la taille et la disposition des fentes déterminent le diagramme de rayonnement pour une fréquence donnée. La forme et la disposition précise des fentes permet de réduire les problèmes de polarisation croisée entre fentes. Aux fréquences microonde, les fentes sont généralement prévues dans une des parois d'un guide d'onde qui conduit l'énergie électromagnétique jusqu'aux fentes en émission ou depuis les fentes en réception.
[0003] Plusieurs antennes à fentes peuvent être juxtaposées de manière à former un réseau d'antennes à fentes. Un tel réseau permet de mieux contrôler la phase et l'amplitude des signaux émis par chaque fente.
[0004] De telles antennes et réseaux d'antennes sont en particulier utilisées dans les antennes radar pour avions, y compris les antennes radar météorologiques dans le nez de l'avion (« airborne weather radar ») et certaines antennes d'émission de télévision UHF, et en particulier les antennes radar marines.
[0005] Les antennes à fentes sont compactes et plus faciles à fabriquer en série que d'autres types d'antenne. L'usinage précis d'un grand nombre de fentes renchérit cependant le coût de ces antennes. Il existe donc un besoin de réduire encore le coût de ce type d'antennes. Il est en outre souhaitable de pouvoir fabriquer des antennes à bas coût, et des réseaux de telles antennes, en petites ou en grandes séries ou avec des dimensions ou des réseaux de fentes personnalisés.
[0006] Le document US 3 363 253 concerne un réseau d'antennes à fentes comprenant une pluralité d'antennes élémentaires juxtaposées, chacune de ces antennes élémentaires comprenant un guide d'onde dont une face est munie de paires de fentes rayonnantes disposées dans la longueur du guide d'onde. Un guide d'ondes de couplage alimente individuellement les antennes élémentaires.
[0007] La fabrication additive a déjà été employée pour la fabrication de guides d'onde et permet notamment de fabriquer des guides d'onde en petites et en grandes séries et avec des dimensions personnalisées. Les guides d'onde sont généralement imprimés en 3D avec l'axe longitudinal, selon la direction de propagation du signal, vertical, ce qui permet d'éviter de devoir imprimer des parois du guide d'onde en porte-à-faux.
[0008] Ce mode de fabrication additif est cependant mal adapté à la fabrication d'antennes à fentes, car chaque fente comporte une portion de voûte qu'il est difficile d'imprimer lorsque l'antenne est en position verticale.
[0009] Le document US 2018/366800 A1 concerne un réseau d'antennes, chacune des antennes comprenant des guides d'ondes juxtaposés dont une face est pourvue de fentes rayonnantes. Ces antennes sont desservies par un guide d'ondes de couplage. Ce document divulgue en particulier une fabrication additive de certains composants, voire de la totalité du réseau d'antennes.
[0010] Le document GUENNOU-MARTIN A ET AL : « Design and manufacturing of a 3-D conformal slotted waveguide antenna array in Ku- band based on Direct Metal Laser Sintering", 2016 IEEE CONFERENCE ON ANTENNA MEASUREMENTS & APPLICATIONS (CAMA), IEEE, 23 octobre 2016, concerne également un réseau d'antennes comprenant des guides d'ondes juxtaposés, dont une face est pourvue de fentes. Les guides d'ondes juxtaposés sont alimentés par un guide d'ondes de couplage. Cet article traite en particulier de la fabrication additive de tels réseaux d'antennes à fentes. Un but de la présente invention est donc de proposer un réseau d'antennes à fentes plus économique, notamment pour une fabrication en petites séries avec des dimensions personnalisées, ou aussi en grandes séries.
[0011] Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de réseau d'antennes à fentes nouveau et plus économique.
Bref résumé de l'invention
[0012] Un but de la présente invention est donc de proposer un réseau d'antennes à fentes plus économique, notamment pour une fabrication en petites séries avec des dimensions personnalisées, ou aussi en grandes séries.
[0013] Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'antenne à réseau de fentes nouveau et plus économique.
[0014] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un réseau d'antennes à fentes comprenant :
- plusieurs antennes élémentaires juxtaposées, chaque antenne élémentaire comportant un guide d'onde dont une face est munie de fentes rayonnantes afin de rayonner à l'extérieur du guide d'ondes au moins partie de l'énergie électromagnétique dans ledit guide d'onde,
- un guide d'onde de couplage pour alimenter individuellement chaque dite antenne élémentaire depuis une face opposée à ladite face munie de fentes rayonnantes, caractérisée en ce que ledit réseau d'antennes est un composant résultant d'un fabrication additive, et en ce qu'une section des dites fentes rayonnantes est soit non rectangulaire, soit rectangulaire avec des côtés non parallèles à une direction longitudinale desdits guides d'onde, et en ce que le guide d'onde de couplage comporte des iris et/ou des marches sur sa face interne de manière à contrôler la phase et/ou l'amplitude des signaux dans les différentes fentes de couplage. La fente d'introduction de signal permet au signal électromagnétique d'être introduit dans le guide d'onde de couplage, ou d'en être extrait.
[0015] La section non rectangulaire des fentes offre plus de liberté au concepteur pour réaliser des fentes qui peuvent être imprimées en fabrication additive, c'est-à-dire des fentes qui ne doivent pas être usinées par retrait de matière dans une face.
[0016] En particulier, cette section non rectangulaire permet de réaliser des fentes dont la portion supérieure lors de l'impression risque moins de s'affaisser.
[0017] Cette section peut être par exemple ovale, elliptique, triangulaire, ou polygonale avec au moins cinq côtés.
[0018] La section des fentes est avantageusement hexagonale. Cela permet de réaliser une portion de voûte de la fente lors de l'impression qui soit suffisamment oblique par rapport à l'horizontale pour ne pas s'affaisser.
[0019] La section des fentes peut être pentagonale.
[0020] La plus grande dimension des fentes peut s'étendre parallèlement à la direction longitudinale desdits guides d'onde. Cela permet de fabriquer le réseau d'antennes par impression additive avec les guides d'onde orientés verticalement et les fentes orientées verticalement, et donc de réduire le risque d'affaissement.
[0021] La plus grande dimension des fentes peut s'étendre obliquement par rapport à la direction longitudinale desdits guides d'onde. Cela permet de fabriquer le réseau d'antennes par impression additive avec les guides d'onde dont les fentes, même rectangulaires, ne comportent pas de section en porte-à-faux horizontal lors de l'impression, et qui risquent donc moins de s'affaisser.
[0022] Le guide d'onde de couplage s'étend avantageusement dans une direction perpendiculaire à celle des antennes élémentaires.
[0023] Le guide d'onde de couplage est avantageusement connecté à chaque antenne élémentaire au travers d'au moins une fente de couplage qui permet de transmettre l'énergie électromagnétique entre le guide d'onde de couplage et cette antenne élémentaire.
[0024] La section des fentes de couplage peut être soit non rectangulaire, soit rectangulaire avec des côtés non parallèles à la direction longitudinale desdits guides d'onde.
[0025] La section des fentes de couplage peut être par exemple ovale, elliptique, triangulaire, ou polygonale avec au moins cinq côtés.
[0026] La plus grande dimension desdites fentes de couplage peut s'étendre obliquement par rapport à la direction longitudinale desdits guides d'onde.
[0027] Les fentes de couplage sont de préférence alternativement orientées à +45° et -45° par rapport à la direction longitudinale desdits guides d'onde. Cette orientation oblique facilite la fabrication en impression 3D en réduisant les portions en porte-à-faux. Des angles d'inclinaison différents, entre 0° et 90°, peuvent être prévus. Des tests et des simulations ont montré qu'une alternance des inclinaisons de fentes positives et négatives améliore les performances de couplage.
[0028] D'autres formes géométriques peuvent être utilisées pour les fentes de couplage, y compris par exemple des fentes en forme de losange ou de cercles.
[0029] Les iris et/ou marches sont de préférence orientés parallèlement à l'axe longitudinal desdites antennes élémentaires, de manière à faciliter leur fabrication additive.
[0030] A cet effet, lesdits iris ont de préférence une section d'iris non rectangulaire.
[0031] La section dudit guide d'onde de couplage est aussi de préférence non rectangulaire, par exemple ovale, elliptique, trapézoïdale, hexagonale, ou polygonale avec au moins 5 côtés, afin de faciliter sa fabrication additive.
[0032] Le signal électromagnétique peut être introduit dans le guide d'onde de couplage, ou extrait de ce guide d'onde de couplage, au travers d'une fente d'introduction de signal.
[0033] Cette fente d'introduction de signal a avantageusement une section non rectangulaire, de préférence une section hexagonale.
[0034] Le réseau d'antenne peut comporter une âme métallique ou synthétique réalisée par fabrication additive, et un revêtement conducteur sur cette âme.
[0035] L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un réseau d'antennes à fentes comportant une étape de fabrication additive, lesdites antennes élémentaires étant orientées avec leur axe longitudinal formant un angle compris entre 0° et 45° lors de cette étape, les fentes ayant une section non rectangulaire, par exemple une section hexagonale.
Brève description des figures
[0036] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :
• La figure 1 illustre une vue en perspective depuis la face avant d'un réseau d'antennes à fentes selon la présente invention
• La figure 2 illustre une vue en perspective depuis la face arrière d'un réseau d'antennes à fentes selon la présente invention • La figure 3 illustre une vue en coupe d'un réseau d'antennes à fentes selon la présente invention, la vue étant orientée selon la ligne 3-3- sur la figure 2.
• La figure 4 illustre une vue en perspective d'une portion de réseau d'antennes à fentes selon la présente invention, la portion étant découpée selon la ligne 4-4- sur la figure 2.
• La figure 5 illustre une vue en perspective de la partie arrière d'un réseau d'antennes à fentes selon la présente invention.
• La figure 6 illustre une vue en perspective de la partie avant d'un réseau d'antennes à fentes selon la présente invention. Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention
[0037] La figure 1 illustre une vue de la face avant 11 d'un réseau 1 d'antennes à fentes selon la présente invention. Le réseau comporte plusieurs antennes élémentaires 2a, 2b, ..., 2n juxtaposées selon l'axe z, chaque antenne élémentaire 2 comportant n fentes rayonnantes disposées en colonnes. Dans l'exemple illustré, le réseau 1 comporte n= 10 antennes élémentaires, chaque antenne comportant 10 fentes rayonnantes formant une colonne. Les fentes rayonnantes impaires sont décalées latéralement par rapport aux fentes rayonnantes paires de la même antenne.
[0038] En émission, ce réseau d'antenne 1 est destinée à émettre un signal électromagnétique par chaque fente rayonnante, les signaux émis par les différentes fentes se combinant. En réception, les signaux reçus à travers les différentes fentes rayonnantes se combinent dans chaque antenne élémentaire 2 puis entre antennes élémentaires.
[0039] Le réseau d'antenne 1 peut être destiné par exemple à former une antenne de radar métérologique par exemple dans le nez d'un avion.
[0040] La figure 2 illustre une vue de la face arrière du réseau d'antennes 1. L'élément 3 et un guide d'onde de couplage qui croise toutes les antennes élémentaires 2a-2n pour alimenter individuellement chacune de ces antennes élémentaires depuis la face arrière 12 opposée à la face avant munie de fentes, ou pour recevoir et combiner les signaux électromagnétiques dans ces différentes antennes élémentaires. La figure permet aussi de voir les ouvertures 20 traversant chaque antenne élémentaire 2 selon l'axe longitudinal z, et formant un guide d'onde relié aux fentes 21 sur la face avant 11. Les éléments 120 sont des nervures de renforcement et de rigidification s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal des guides d'onde sur la face arrière 12. La nervure symétrique 121 a une hauteur plus importante que les nervures 101 et supporte l'ouverture 33. Cette ouverture 33 constitue une fente d'introduction de signal pour introduire un signal électromagnétique à émettre dans le guide d'onde de couplage 3, et/ou pour récupérer le signal reçu dans ce guide d'onde.
[0041] La figure 3 est une vue en coupe du réseau 1 selon la ligne 3-3 sur la figure 2. Comme on le voit, le guide d'onde e couplage 3 est relié individuellement au guide d'onde 20 de chacune des antennes élémentaires 2 au moyen d'une fente de couplage 22. Une jonction en T 34 est prévue sur la face interne du guide d'onde de couplage 3 opposée à la fente 33 de manière à ce que l'énergie électromagnétique injectée par cette fente se répartisse de part et d'autre de cette jonction. Les éléments 32 sont des marches sur la face du guide d'onde de couplage 3 qui permettent de contrôler la phase et l'amplitude des signaux dans chaque fente de couplage 22.
[0042] La figure 4 est une autre vue en coupe et en perspective du réseau d'antennes à fentes 1 selon la ligne 4-4 de la figure 2. Sur cette figure, la fente d'introduction de signal 33 est ménagée dans une nervure 121' dont la forme asymétrique est modifiée par rapport à celle de la figure 3.
[0043] La figure 5 est une autre vue en coupe et en perspective de la moitié arrière du réseau d'antennes à fentes 1. Sur cette figure, la fente d'introduction de signal 33 pénètre depuis la face arrière 12 dans le guide d'onde de couplage 3. Les marches 32 et les iris 31 prévue sur les parois de ce canal permettent de contrôler l'amplitude et la phase des signaux rayonnés depuis ce guide d'onde 3.
[0044] La figure 6 est une autre vue en coupe et en perspective de la moitié avant du réseau d'antennes à fentes 1. Sur cette figure, on observe la jonction en T 34 en regard de la fente d'introduction de signal 33, ainsi que les fentes de couplage 22 entre le guide d'onde de couplage 3 et les guides d'onde 20. Ces fentes sont inclinées alternativement à plus et -45° par rapport à la direction longitudinale z des guides d'onde 20. [0045] Le réseau d'antennes 1 est obtenu par fabrication additive, par exemple par impression 3D, par exemple par stéréolithographie. Il comporte avantageusement une âme non illustrée en métal, ou éventuellement en matériau synthétique ou céramique, et un revêtement obtenu par électrodéposition au moins sur les faces internes de cette âme, c'est-à-dire sur les parois des guides d'onde, et de préférence sur l'ensemble des surfaces du réseau. Le réseau d'antennes peut être monolithique.
[0046] Dans un mode de réalisation, le réseau est obtenu à l'aide d'un procédé comprenant une étape d'impression de l'âme en orientant les antennes élémentaires 2 verticalement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe z. Cette disposition permet d'éviter le risque d'affaissement des parois des guides d'onde lors de l'impression 3D.
[0047] Dans un mode de réalisation alternatif, le réseau est obtenu à l'aide d'un procédé comprenant une étape d'impression de l'âme en orientant les antennes élémentaires 2 de manière à ce que leur axe longitudinal forme un angle supérieur à 0° et inférieur ou égal à 45° avec l'axe vertical d'impression. Cette disposition permet d'éviter le risque d'affaissement des parois latérales des fentes lors de l'impression 3D. Préférentiellement, la plus grande dimension des fentes s'étend parallèlement à la direction d'impression de sorte que les plus grandes parois latérales des fentes soient verticales, même si les fentes ne sont pas parallèles à l'axe longitudinal des antennes élémentaires.
[0048] Les fentes rayonnantes 21 (figure 1) ont une section 21, ce qui permet de les réaliser par impression 3D sans besoin d'usinage et sans risque que la portion supérieure 210 (voûte) ne s'affaisse lors de l'impression. Dans un mode de réalisation préférentiel, cette portion supérieure forme un triangle, de même que la portion inférieure 211, en sorte que les fentes 21 ont une section transversale hexagonale. Une section pentagonale, avec une portion inférieure rectiligne, peut aussi être imaginée. [0049] Les fentes de couplage 22 (figure 6) sont inclinées à + ou -45° par rapport à l'horizontale lors de l'impression, ce qui évite également le risque d'affaissement de leur plafond supérieur lors de l'impression.
[0050] La fente d'introduction de signal 33 est de préférence également de section non rectangulaire, par exemple ovale, elliptique, ou polygonale avec au moins cinq côté, par exemple hexagonale, afin de permettre son impression en position verticale.
[0051] D'autres portions en porte-à-faux lors de l'impression sont également réalisées avec des biais, c'est-à-dire des surfaces non horizontales qui pourraient s'affaisser. C'est notamment le cas des parois inférieures 35 et supérieures 36 du guide d'onde de couplage 3 qui a ainsi une section trapézoïdale. C'est aussi le cas des portions inférieures des iris 31.
Numéros de référence employés sur les figures
1 Réseau d'antennes à fentes
11 Face avant
12 Face arrière
120 Nervures de renforcement sur la face arrière
121 Nervure supportant la fente d'introduction de signal.
2 Antenne élémentaire
20 Guide d'ondes
21 Fentes rayonnantes
210 Portion supérieure des fentes 21 (voûte)
211 Portion inférieure des fentes 21 (plancher)
22 Fente de couplage
3 Guide d'onde de couplage
31 Iris
32 Marches
33 Fente d'introduction de signal
34 Jonction en T
35 Paroi inférieure du guide d'onde de couplage
36 Paroi supérieure du guide d'onde de couplage z Direction longitudinale des guides d'onde

Claims

Revendications
1. Réseau d'antennes à fentes (1) comprenant :
- plusieurs antennes élémentaires (10) juxtaposées, chaque antenne élémentaire comportant un guide d'onde (20) dont une face (11) est munie de fentes rayonnantes (21) afin de rayonner à l'extérieur du guide d'ondes au moins partie de l'énergie électromagnétique dans ledit guide d'onde,
- un guide d'onde de couplage (3) pour alimenter individuellement chaque dite antenne élémentaire (2) depuis une face (12) opposée à ladite face (11) munie de fentes rayonnantes (21), caractérisée en ce que ledit réseau d'antennes est un composant résultant d'une fabrication additive, en ce qu'une section des dites fentes rayonnantes (21) est soit non rectangulaire, soit rectangulaire avec des côtés non parallèles à une direction longitudinale (z) desdits guides d'onde (20), et en ce que le guide d'onde de couplage (3) comporte des iris (31) et/ou des marches (32) sur sa face interne de manière à contrôler la phase et/ou l'amplitude des signaux dans les différentes fentes de couplage.
2. Réseau d'antennes selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite section est non rectangulaire et est ovale, elliptique, circulaire, en forme de losange, ou polygonale avec au moins cinq côtés.
3. Réseau d'antennes selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite section est hexagonale.
4. Réseau d'antennes selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plus grande dimension desdites fentes rayonnantes (21) s'étend parallèlement à la direction longitudinale (z) desdits guides d'onde (20).
5. Réseau d'antennes selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le guide d'onde de couplage (3) est connecté à chaque antenne élémentaire (2) au travers d'une fente de couplage (22).
6. Réseau d'antennes selon la revendication 5, dans lequel la section des fentes de couplage est soit non rectangulaire, soit rectangulaire avec des côtés non parallèles à la direction longitudinale desdits guides d'onde.
7. Réseau d'antennes selon la revendication 6 dans lequel la section des fentes de couplage est ovale, elliptique, triangulaire, ou polygonale avec au moins cinq côtés.
8. Réseau d'antennes l'une des revendications 5 à 7, dans lequel la plus grande dimension desdites fentes de couplage (22) s'étend obliquement par rapport à la direction longitudinale desdits guides d'onde (20).
9. Réseau d'antennes selon la revendication 8, dans lequel les fentes de couplage (22) sont obliques et alternativement orientées avec un angle positif et négatif par rapport à la direction longitudinale desdits guides d'onde.
10. Réseau d'antennes selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel lesdits iris (31) et/ou marches (32) sont orientés parallèlement à l'axe longitudinal desdites antennes élémentaires.
11. Réseau d'antennes selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel lesdits iris (31) ont une section non rectangulaire.
12. Réseau d'antennes selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la section dudit guide d'onde de couplage (3) est ovale, elliptique, trapézoïdale ou polygonale avec au moins 5 côtés. 15
13. Réseau d'antennes selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel ledit guide d'onde de couplage (3) comporte une fente d'introduction de signal (33).
14. Réseau d'antennes selon la revendication 13, dans lequel ladite fente d'introduction de signal (33) a une section ovale, elliptique, ou polygonale avec au moins cinq côtés.
15. Réseau d'antennes selon l'une des revendications précédentes, comportant une âme résultant de ladite fabrication additive et une couche de revêtement sur ladite âme.
16. Procédé de fabrication d'un réseau d'antennes selon l'une des revendications précédentes, comportant une étape de fabrication additive, lesdites antennes élémentaires étant orientées avec leur axe longitudinal formant un angle compris entre 0° et 45° lors de cette étape.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946057A (en) * 1958-06-18 1960-07-19 Hughes Aircraft Co Mechanically variable complex slot
US3363253A (en) 1965-01-18 1968-01-09 Ryan Aeronautical Co Multi-beam resonant planar slot array antenna
EP0988662A1 (fr) * 1998-04-09 2000-03-29 Raytheon Company Fente shunt centree longitudinalement et alimentee par un diaphragme resonant a moulures decalees
WO2017203568A1 (fr) * 2016-05-23 2017-11-30 三菱電機株式会社 Dispositif de guide d'ondes
US20180366800A1 (en) 2015-09-25 2018-12-20 Bae Systems Australia Limited An rf structure and a method of forming an rf structure
CN209389219U (zh) * 2019-02-25 2019-09-13 贵州航天电子科技有限公司 一种适用于增材制造的波导缝隙阵列天线结构
FR3095082A1 (fr) * 2019-04-11 2020-10-16 Swissto12 Sa Dispositif à guide d’ondes de section ovale et procédé de fabrication dudit dispositif

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946057A (en) * 1958-06-18 1960-07-19 Hughes Aircraft Co Mechanically variable complex slot
US3363253A (en) 1965-01-18 1968-01-09 Ryan Aeronautical Co Multi-beam resonant planar slot array antenna
EP0988662A1 (fr) * 1998-04-09 2000-03-29 Raytheon Company Fente shunt centree longitudinalement et alimentee par un diaphragme resonant a moulures decalees
US20180366800A1 (en) 2015-09-25 2018-12-20 Bae Systems Australia Limited An rf structure and a method of forming an rf structure
WO2017203568A1 (fr) * 2016-05-23 2017-11-30 三菱電機株式会社 Dispositif de guide d'ondes
CN209389219U (zh) * 2019-02-25 2019-09-13 贵州航天电子科技有限公司 一种适用于增材制造的波导缝隙阵列天线结构
FR3095082A1 (fr) * 2019-04-11 2020-10-16 Swissto12 Sa Dispositif à guide d’ondes de section ovale et procédé de fabrication dudit dispositif

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUENNOU-MARTIN A ET AL.: "IEEE CONFERENCE ON ANTENNA MEASUREMENTS & APPLICATIONS (CAMA", 23 October 2016, IEEE, article "Design and manufacturing of a 3-D conformai slotted waveguide antenna array in Ku-band based on Direct Metal Laser Sintering"
GUENNOU-MARTIN A ET AL: "Design and manufacturing of a 3-D conformal slotted waveguide antenna array in Ku-band based on Direct Metal Laser Sintering", 2016 IEEE CONFERENCE ON ANTENNA MEASUREMENTS & APPLICATIONS (CAMA), IEEE, 23 October 2016 (2016-10-23), pages 1 - 4, XP033040970, DOI: 10.1109/CAMA.2016.7815802 *

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