EP0033676B1 - Antenne commune pour radar primaire et radar secondaire - Google Patents
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- Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
- Y10S430/165—Thermal imaging composition
Definitions
- the present invention relates to a common antenna for primary radar and secondary radar.
- this dual-function antenna is constituted by a single mirror supplied in such a way that it is capable of radiating energy into space in order to detect a target or an aircraft - this is called the primary radar function - and also to send a interrogation signal to this aircraft, which has on board an automatic answering machine - this is called the secondary radar function -.
- control means comprising radiating elements are added to the single antenna considered, acting on the reception of the interrogation by the interrogated answering machine and on the reception of the latter's response by the receiver concerned. , and which radiate according to a quasi-omnidirectional diagram whose level is such that it covers the secondary lobes of the diagram radiated by the main antenna.
- This arrangement makes it possible by comparison, made in the associated circuits, of the amplitude of the pulses received from the responder and those of control, to determine the pulse received in response to the interrogation by the main lobe.
- the control means intended to produce this control diagram must be such that the gain of the associated control channels is greater than that of the interrogation and reception channels in the angular zones comprising secondary lobes of the directive interrogation diagram but much lower in the direction of their main lobe.
- Such an antenna has been described in document US-A-3550135. In this document, however, the radiating elements used essentially support dipoles which have the disadvantage of casting a shadow on the reflector as regards the primary radiation.
- the secondary radar function is fulfilled by a linear network of radiating elements totally integrated in the antenna reflector, along a passing generator by projecting the phase center of the antenna onto the surface of the reflector.
- the transmission-reception source of the primary radar function radiates a rectilinearly polarized wave and crossed with respect to the rectilinearly polarized wave emitted by the radiating elements of the secondary radar function.
- the principle of integrating a radiating network into the antenna reflector can also be applied to other types of radiating sources, in particular sources emitting circularly or elliptically polarized waves.
- the object of the invention is therefore to provide a common antenna for primary radar and secondary radar of the type described in the cited application, consisting firstly of a single reflector illuminated by a primary source acting as a source of emission-reception. of the primary radar function and on the other hand, by a linear network of radiating elements serving as a source of emission-reception of the secondary radar function, characterized in that the radiating elements of the network are totally integrated in the reflector, the along the generator passing through the projection of the phase center of the antenna on the surface of the reflector and are constituted by waveguides comprising a polarizing device, mobile in rotation around the longitudinal axis of each guide, said guides generating waves polarized rectilinearly or circularly or elliptically.
- a common antenna for primary and secondary radars can arise depending on the polarization of the waves emitted by the sources. So if the primary radar source is emitting of rectilinearly polarized waves, the source of the secondary radar can emit a rectilinearly polarized wave and crossed with respect to the first or else a circularly or elliptically polarized wave, provided that these two sources do not absorb their waves mutually. Likewise, when the source of the primary radar transmits a circularly or elliptically polarized wave, the source of the secondary radar can emit a polarized contra-rotating wave.
- the secondary radar function comprises a control channel
- this can emit polarized waves different from those emitted by the source of the primary radar or even from those emitted by the source of the secondary radar.
- a first category comprising the elements emitting waves polarized rectilinearly or circularly or elliptically, constituted by the guides of waves with a variable position polarizer
- a second category comprising the elements emitting circularly or elliptically polarized waves, constituted by waveguides with fixed polarizer, by propellers, or by spirals.
- FIG. 1 schematically represents a sectional view of a reflector 1 of common antenna for primary and secondary radars.
- This reflector 1 comprises a linear array 2 of radiating elements generating waves polarized rectilinearly or circularly (or elliptically).
- the reflector 1 is made of metallic material or dielectric 3-glass mat impregnated with epoxy-covered by a fabric 4 of glass fibers carrying gimped metallic wires 40 and 41 crossed. These wires are generally made of thin copper.
- the radiating elements are constituted by waveguides 2i, i varying from 1 to n with n representing the total number of elements of an array, comprising a polarizing device 13 which is movable in rotation around the longitudinal axis A of each guide, and is located in the plane of the reflector 1.
- This polarizing device 13 is constituted by a plane network of parallel metal blades or by several associated networks of parallel metal wires. This association of wire networks aims for better adaptation, and the spacing as the number of these associated networks allows adjustment of the width of the operating band of the radiating elements of the linear network 2.
- each waveguide must be such that it brings a short-circuit plane to the level of the reflector 1 .
- the waveguides 2i are produced in the reflector 1 from the same material as the reflector, covered in the same way by a fabric 4 of glass fibers carrying metallic wires.
- the guides are filled with dielectric 3.
- this control channel has one or more additional elements radiating towards the rear. It may be one or more waveguides 11 formed in the material of the cover 10. These additional radiating elements 11 are reduced in number and placed in the cover 10, in the plane of symmetry of the reflector 1 containing the radiating elements towards the before.
- FIG. 2 represents an alternative embodiment of a common antenna for primary and secondary radars, the elements of the radiation network of waves polarized rectilinearly or circularly or elliptically.
- the radiating elements of the network are waveguides 2i of another type-i varying from 1 to n, n being the total number of elements of the network 2-, comprising a polarizing device 14 placed inside of each guide 2i.
- This device 14 is generally constituted by a dielectric blade symmetrical with respect to the longitudinal axis A 'of each guide 2i, and movable around this axis A' so as to be able to emit waves polarized rectilinearly as circularly or elliptically, along the radiating path .
- this device can be constituted by adjustable irises making it possible to modify the opening of the guide according to the desired polarization.
- the radiating elements constituted by waveguides each comprising a polarizing device generate waves polarized rectilinearly or circularly or elliptically, according to the variable position of the polarizing device.
- the radiating elements are constituted by waveguides with fixed polarizer, they generate circularly polarized waves or else elliptically polarized waves, to the exclusion of each other.
- the elements consist of propellers 15 each placed in an excitation cavity 16 of such dimension that it brings a short-circuit plane to the level of the reflector 1.
- Each propeller is connected to the power divider 9 by 1 'through a coaxial line 150.
- the radiating elements are spirals 17 placed on the surface of the reflector and each excited by a resonant cavity 18 integrated in the same reflector and of dimensions such that they bring back a plane short circuit at the reflector. These spirals are made mechanically or deposited by photoengraving on a dielectric plate. The supply of each spiral is done via a coaxial line 170 which connects the radiating spiral 17 to the power divider system 9.
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
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- Support Of Aerials (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
- La présente invention se rapporte à une antenne commune pour radar primaire et radar secondaire.
- Généralement, lorsque l'antenne du radar secondaire est intégrée à l'antenne du radar primaire, réalisant ainsi une véritable antenne bi-fonction radar primaire et radar secondaire, cette antenne bi-fonction est constituée par un miroir unique alimenté de façon telle qu'il est capable de rayonner de l'énergie dans l'espace aux fins de détecter une cible ou un aéronef- c'est ce qu'on appelle la fonction radar primaire-et également d'émettre un signal d'interrogation vers cet aéronef, qui possède à son bord un répondeur automatique-c'est ce qu'on appelle la fonction radar secondaire-.
- Le faisceau rayonné véhiculant l'interrogation est directif, interrogeant dans la direction où l'aéronef a été détecté; toutefois l'on s'est aperçu que le répondeur de l'aéronef interrogé pouvait être déclenché par les lobes secondaires du diagramme d'interrogation dont le niveau risque d'être relativement élevé par rapport à celui du lobe principal. Pour remédier à cet inconvénient, on ajoute à l'antenne unique considérée des moyens dits de contrôle comportant des éléments rayonnants, agissant à la réception de l'interrogation par le répondeur interrogé et à la réception de la réponse de ce dernier par le récepteur concerné, et qui rayonnent suivant un diagramme quasi-omnidirectionnel dont le niveau est tel qu'il recouvre les lobes secondaires du diagramme rayonné par l'antenne principale.
- Cette disposition permet par comparaison, faite dans les circuits associés, de l'amplitude des impulsions reçues du répondeur et de celles de contrôle, de déterminer l'impulsion reçue en réponse à l'interrogation par le lobe principal. Les moyens de contrôle destinés à réaliser ce diagramme de contrôle doivent être tels que le gain des voies de contrôle associées soit supérieur à celui des voies interrogation et réception dans les zones angulaires comprenant des lobes secondaires du diagramme directif d'interrogation mais beaucoup plus faible dans la direction de leur lobe principal. Une telle antenne a été décrite dans le document US-A-3550135. Dans ce document toutefois les éléments rayonnants utilisés sout essentiellement des dipôles lesquels présentent l'inconvénient de projeter une ombre sur le réflecteur en ce qui concerne le rayonnement primaire.
- Dans une réalisation antérieure de la demanderesse décrite dans la demande de brevet européen EP-A-13240 la fonction radar secondaire est remplie par un réseau linéaire d'éléments rayonnants intégrés totalement dans le réflecteur de l'antenne, le long d'une génératrice passant par la projection du centre de phase de l'antenne sur la surface du réflecteur.
- Dans les réalisations décrites dans cette demande antérieure la source d'émission-réception de la fonction radar primaire rayonne une onde polarisée rectilignement et croisée par rapport à l'onde polarisée rectilignement émise par les éléments rayonnants de la fonction radar secondaire. Or le principe d'intégration d'un réseau rayonnant dans le réflecteur de l'antenne peut s'appliquer également à d'autres types de sources rayonnantes, notamment les sources émettant des ondes polarisées circulairement ou elliptiquement. Ainsi, on peut réaliser une antenne commune pour radars primaire et secondaire dont les sources d'émission-réception rayonnent des ondes polarisées rectilignement, circulairement ou également elliptiquement.
- Le but de l'invention est donc de réaliser une antenne commune pour radar primaire et radar secondaire du type décrit dans la demande citée constituée d'une part par un réflecteur unique illuminé par une source primaire jouant le rôle de source d'émission-réception de la fonction radar primaire et d'autre part, par un réseau linéaire d'éléments rayonnants servant de source d'émission-reception de la fonction radar secondaire, caractérisé en ce que les éléments rayonnants du réseau sont intégrés totalement dans le réflecteur, le long de la génératrice passant par la projection du centre de phase de l'antenne sur la surface du réflecteur et sont constitués par des guides d'ondes comportant un dispositif polariseur, mobile en rotation autour de l'axe longitudinal de chaque guide, lesdits guides générant des ondes polarisées rectilignement ou circulairement ou elliptiquement.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments rayonnants intégrés totalement dans le réflecteur sont constitués par des guides d'ondes comportant un dispositif polariseur fixe, lesdits guides générant des ondes polarisées circulairement ou des ondes polarisées elliptiquement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, et des dessins annexés suivant qui représentent:
- - la figure 1, une coupe d'un réflecteur d'antenne commune pour radars primaire et secondaire selon l'invention, comportant un réseau linéaire d'éléments rayonnants constitués par des guides d'ondes polariseurs;
- - la figure 2, une variante de réalisation d'un tel réflecteur, dans lequel les éléments du réseau sont constitués par des guides d'ondes polariseurs d'un autre type;
- - la figure 3, une coupe d'un réflecteur d'antenne commune selon l'invention, comportant un réseau linéaire d'hélices rayonnantes;
- - la figure 4, une coupe d'une réflecteur d'une antenne commune suivant l'invention, comportant un réseau linéaire de spirales rayonnantes.
- Comme il a été dit plus haut, différents cas de réalisations d'une antenne commune pour radars primaire et secondaire peuvent se présenter suivant la polarisation des ondes émises par les sources. Ainsi, si la source du radar primaire émet des ondes polarisées rectilignement, la source du radar secondaire peut émettre une onde polarisée rectilignement et croisée par rapport à la première ou bien une onde polarisée circulairement ou élliptiquement, à condition que ces deux sources n'absorbent pas leurs ondes mutuellement. De même, lorsque la source du radar primaire émet une onde polarisée circulairement ou elliptiquement, la source du radar secondaire peut émettre une onde polarisée contrarotative.
- Dans le cas où la fonction radar secondaire comporte une voie contrôle, celle-ci peut émettre des ondes polarisées différentes de celles émises par la source du radar primaire ou même de celles émises par la source du radar secondaire.
- Il y a donc deux grandes catégories de réalisation d'éléments rayonnants intégrés dans le réflecteur de l'antenne et constituant la voie du radar secondaire: une première catégorie comportant les éléments émettant des ondes polarisées rectilignement ou circulairement ou elliptiquement, constitués par les guides d'ondes dotés d'un polariseur à position variable, et une seconde catégorie comportant les éléments émettant des ondes polarisées circulairement ou elliptiquement, constitués par des guides d'ondes à polariseur fixe, par des hélices, ou par des spirales.
- Ces différentes réalisations sont représentées sur les figures qui vont être décrites maintenant, notamment la figure 1 qui représente schématiquement une vue en coupe d'un réflecteur 1 d'antenne commune pour radars primaire et secondaire. Ce réflecteur 1 comporte un réseau linéaire 2 d'éléments rayonnants générant des ondes polarisées rectilignement ou circulairement (ou elliptiquement).
- Le réflecteur 1 est réalisé en matériau métallique ou en diélectrique 3-du mat de verre imprégné d'époxy-recouvert par un tissu 4 de fibres de verre porteur de fils métalliques guipés 40 et 41 croisés. Ces fils sont en général en cuivre de faible épaisseur.
- Les éléments rayonnants sont constitués par des guides d'ondes 2i, i variant de 1 à n avec n représentant le nombre total d'éléments d'un réseau, comportant un dispositif polariseur 13 qui est mobile en rotation autour de l'axe longitudinal A de chaque guide, et est situé dans le plan du réflecteur 1. Ce dispositif polariseur 13 est constitué par un réseau plan de lames métalliques parallèles ou par plusieurs réseaux associés de fils métalliques parallèles. Cette association de réseaux de fils vise une meilleure adaptation, et l'espacement comme le nombre de ces réseaux associés permet un réglage de la largeur de la bande de fonctionnement des éléments rayonnants du réseau linéaire 2. Afin que le dispositif polariseur soit equivalent à une partie du réflecteur 1 vis-à-vis de l'onde polarisée émise par la source du radar primaire, il faut que les dimensions de chaque guide d'ondes soient telles qu'il ramène un plan de court-circuit au niveau du réflecteur 1.
- Les guides d'ondes 2i sont réalisés dans le réflecteur 1 à partir du même matériau que le réflecteur, recouvert de la même manière par un tissu 4 de fibres de verre porteur de fils métalliques.
- Pour diminuer le volume des guides d'ondes 2i et constituer un ensemble monolithique de réalisation simple, les guides sont remplis de diélectrique 3. Les éléments excitateurs 6 de ces guides 2i-du type plongeur ou cross-bar-sont insérés dans le diélectrique 3 remplissant les guides et comportent une embase coaxiale 7 permettant l'adaptation entre les guides 2i et les lignes coaxiales 8 qui les relient à un système diviseur de puissance 9, placé au dos du réflecteur 1 et identique à celui décrit dans la demande de brevet dejà citée EP-A-0013240.
- Lorsque la fonction radar secondaire possède une voie contrôle et que le diagramme de cette voie donné par les éléments rayonnants 2i du réseau, placés dans la face avant du réflecteur 1, n'assure pas le recouvrement correct de la partie arrière du diagramme directif de la voie interrogation, cette voie contrôle est dotée d'un ou plusieurs éléments supplémentaires rayonnant vers l'arrière. Ce peut être un ou plusieurs guides d'ondes 11 formés dans le matériau du capot 10. Ces éléments rayonnants 11 supplémentaires sont en nombre réduit et placés dans le capot 10, dans le plan de symétrie du réflecteur 1 contenant les éléments rayonnants vers l'avant.
- La figure 2 représente une variant de réalisation d'une antenne commune pour radars primaire et secondaire dont les éléments du reseau rayonnement des ondes polarisées rectilignement ou circulairement ou elliptiquement. Ici, les éléments rayonnants du réseau sont des guides d'ondes 2i d'un autre type-i variant de 1 à n, n étant le nombre total d'éléments du réseau 2-, comportant un dispositif polariseur 14 placé à l'intérieur de chaque guide 2i. Ce dispositif 14 est généralement constitué par une lame dielectrique symétrique par rapport à l'axe A' longitudinal de chaque guide 2i, et mobile autour de cet axe A' pour pouvoir émettre des ondes polarisées rectilignement comme circulairement ou elliptiquement, suivant la voie qui rayonne. Ainsi, on peut réaliser une voie directive du radar secondaire émettant des ondes, polarisées circulairement grâce au réseau linéaire 2 et une voie de contrôle émettant des ondes polarisées rectilignement grâce à un certain nombre des éléments 2i de ce réseau 2 pour lesquels le dispositif polariseur 14 a tourné. L'excitation de ces guides 2i est réalisée, comme pour la figure précédente, et les mêmes éléments portant les mêmes numéros ne seront pas décrits une nouvelle fois.
- Dans un autre exemple de réalisation d'éléments rayonnants réalisés par des guides d'ondes dont le dispositif polariseur est placé à l'intérieur de chaque guide, ce dispositif peut être constitué par des iris réglables permettant de modifier l'ouverture du guide suivant la polarisation désirée.
- Dans les deux figures qui viennent d'être décrites, les éléments rayonnants constitués par des guides d'ondes comportant chacun un dispositif polariseur génèrent des ondes polarisées rectilignement ou circulairement ou elliptiquement, suivant la position variable du dispositif polariseur. Lorsque les éléments rayonnants sont constitués par des guides d'ondes à polariseur fixe, ils génèrent des ondes polarisées circulairement ou bien des ondes polarisées elliptiquement, à l'exclusion les unes des autres.
- Sur la figure 3, les éléments sont constitués par des hélices 15 placées chacune dans une cavité excitatrice 16 de dimension telles qu'elle ramène un plan de court-circuit au niveau du réflecteur 1. Chaque hélice est reliée au diviseur de puissance 9 par l'intermédiaire d'une ligne coaxiale 150. Sur la figure 4, les éléments rayonnants sont des spirales 17 placées à la surface du réflecteur et excitées chacune par une cavité résonnante 18 intégrée dans ce même réflecteur et de dimensions telles qu'elles ramènent un plane de court-circuit au niveau du réflecteur. Ces spirales sont réalisées mécaniquement ou déposées par photogravure sur une plaquette de diélectrique. L'alimentation de chaque spirale se fait par l'intermédiaire d'une ligne coaxiale 170 qui relie la spirale rayonnante 17 au système diviseur de puissance 9.
- Dans ces deux derniers exemples de réalisation, on peut être amené, comme pour les cas précédents, à placer quelques éléments rayonnants dans le capot arrière pour recouvrir les lobes secondaires arrière du diagramme de rayonnement de la voie interrogation du radar secondaire.
- On a ainsi décrit une antenne commune pour radars primaire et secondaire pour laquelle les éléments rayonnants du réseau linéaire réalisant la fonction radar secondaire et qui sont totalement intégrés dans le réflecteur de l'antenne, sont tels qu'ils génèrent des ondes polarisées rectilignement ou circulairement ou elliptiquement.
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