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EP0072316B1 - Antenne à balayage électronique à accès multiples et radar comportant une telle antenne - Google Patents

Antenne à balayage électronique à accès multiples et radar comportant une telle antenne Download PDF

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Publication number
EP0072316B1
EP0072316B1 EP82401461A EP82401461A EP0072316B1 EP 0072316 B1 EP0072316 B1 EP 0072316B1 EP 82401461 A EP82401461 A EP 82401461A EP 82401461 A EP82401461 A EP 82401461A EP 0072316 B1 EP0072316 B1 EP 0072316B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
elementary
auxiliary
main
sources
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
EP82401461A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0072316A1 (fr
Inventor
Serge Drabowitch
Guy Leterrier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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 Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Priority to AT82401461T priority Critical patent/ATE29934T1/de
Publication of EP0072316A1 publication Critical patent/EP0072316A1/fr
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • 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
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H01Q3/2611—Means for null steering; Adaptive interference nulling
    • H01Q3/2629—Combination of a main antenna unit with an auxiliary antenna unit
    • H01Q3/2635—Combination of a main antenna unit with an auxiliary antenna unit the auxiliary unit being composed of a plurality of antennas
    • 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
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure
    • 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
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Definitions

  • the present invention relates to a multi-access access electronic scanning antenna and a radar comprising such an antenna.
  • An antenna with electronic scanning consists, in a known manner, of radiating elementary sources and for each of them of a phase shift circuit whose phase angle can be adjusted using a control circuit. Changing the phase angles changes the pointing direction of the antenna.
  • auxiliary antennas When a radar is equipped with an anti-jamming device, a sufficient number of auxiliary antennas are generally used so that each of them is pointed in the direction of a jammer. In this case, the signals from these auxiliary antennas are mixed, after their amplitude and their phase have been suitably adapted, with those from the main antenna in order to emulate the signals from the different jammers.
  • This solution requires the use of a large and prohibitive number of auxiliary antennas equal to the number of jammers.
  • phase shifters of the same rank corresponding to different accesses are mounted in parallel on the elementary source of the same rank, by means of a connection point allowing correct operation only for a single frequency.
  • a multiple access electronic scanning antenna comprising a number "n” of elementary sources, said accesses each formed by a waveguide connected to these "n” sources by “n” variable phase shifters, the phase shifters of same rank “i” relating to the different accesses being mounted in parallel on the elementary source of the same rank "i”, is essentially characterized in that the connection points between the phase shifters and the elementary source of the same rank "i" consist of individually charged directional couplers.
  • the elementary radiating sources will be designated in particular by S1 ... Si ..., Sn, these sources possibly being constituted for example by arrays as in FIG. 2, or dipoles as in FIG. 3.
  • the scanning antenna electronics according to the invention being equivalent to a set of main and auxiliary antennas, we will also use the expressions "main antenna” and "auxiliary antenna”.
  • auxiliary antenna To simplify the figures, only an auxiliary antenna has been shown, since the auxiliary beam is always formed according to the same principles by using part of the elementary energy received using a coupler.
  • FIG. 1 represents an assembly composed of a main antenna and an auxiliary antenna according to the invention.
  • the main antenna shown in this figure is an electronic scanning antenna on site formed by n elementary sources S1 ... Si ... Sn arranged on the focal line 8 of a cylindrical reflector 21 with parabolic director.
  • Each of the elementary sources Si is associated with an adjustable phase shift circuit 28 Ci and a charged directional coupler Ci.
  • the auxiliary antenna also consists of n elementary sources.
  • the elementary source of order i of the auxiliary antenna comprises a phase shifter circuit 29 whose phase angle (pi is adjustable and a directional coupler C'i loaded.
  • the phase shifter circuit 29 of order i is supplied by a part of the energy received by the elementary source of the same order Si from the main antenna, this energy being taken, before phase shift in the circuit 28, by a charged directional coupler C "i, disposed between the source Si and the phase shift circuit 28 ⁇ i, of corresponding order i.
  • the energy of the beam from the main antenna is collected in a loaded waveguide 22 to which the elementary assemblies each formed by the association of a phase shifting circuit 28 and a directional coupler Ci, are connected through the couplers Ci.
  • the energy of the beam of the auxiliary antenna is collected in a loaded waveguide 23, to which the elementary assemblies each formed by the association of a directional coupler C "i, of a phase shifting circuit 29 and d a coupler C'i are connected via couplers C'i.
  • the load of the directional couplers Ci, C'i, C "i and the waveguides 22, 23 is designated respectively by 30 and 40.
  • FIG. 2 represents a variant of the embodiment of FIG. 1.
  • the electronic scanning antenna of FIG. 2 differs from the embodiment of FIG. 1 in that the elementary sources S1 ... Si ... Sn are constituted by a radiating assembly ensuring directly the focusing in bearing.
  • the radiating elements are constituted by p helices h i1 ... h ij ... h ip supplied by a system of the espalier type, by guided division, carried by a network Pi. an networks P1 ... Pi ... Pn arranged in parallel.
  • each of the radiating beams Pi is associated with a phase shifter 28 whose phase shift Ci is adjustable and a directional coupler Ci loaded at 30.
  • phase shift circuit 28 ⁇ i and the elementary source Si constituted by the network Pi carrying the p radiating elements h i1 ... h ij ... h ip
  • a directional coupler C "i charged at 30 takes part of the elementary energy received by the main antenna, this elementary energy taken off is then applied to the input of an adjustable phase shift circuit 29 where it undergoes a phase shift (pi before supplying, as in FIG. 1, a guide d wave 23, loaded at 40, via a directional coupler C'i loaded at 30.
  • the energy of the beam of the main antenna is, on reception, collected in a waveguide 22, loaded at the end 40, via the couplers Ci.
  • FIG. 3a represents a set of antennas of the lens type, with its two front 25 and rear 26 faces and comprising a main antenna and a single auxiliary antenna.
  • the front face 25 carries the elementary radiating sources Si, which are, in the embodiment represented by FIG. 3a, dipoles of the same polarization but which could be of another type, for example propellers, without departing from the scope of the present invention.
  • the main antenna comprises for each elementary radiating source Si, an adjustable phase shift circuit 28 disposed between the front face 25 and the rear face 26, and supplying a dipole of i disposed on the rear face 26 of the antenna.
  • the n dipoles of i have identical polarization.
  • a directional coupler C "i, charged at 30, takes a part of the energy received by the source Si and feeds, via an adjustable phase shift circuit 29 ⁇ pi, a dipole of i, also arranged on the rear face 26.
  • the n dipoles of i have an identical polarization, crossed with that of the dipoles of i.
  • the dipoles of i and the dipoles of i lining the rear face 26 radiate the energy received on a primary collector, one embodiment of which is shown in FIG. 3b.
  • the respective outputs of these two primary sources radiate in cross polarization. This latter embodiment has not been shown.
  • the auxiliary antenna can be pointed in the direction of a jammer.
  • a calculation circuit determines the phase shift circuits 28 whose phase ⁇ i must be modified in order to minimize the gain of the main antenna in the direction of the dudil, jammer.
  • phase angle ⁇ i of the circuits 29 is then modified so as to point the auxiliary antenna towards the next jammer.
  • the previous operation is then repeated and so on for all the jammers, this for each pointing direction of the main antenna.
  • the present invention is applicable to an electronic scanning radar equipped with an anti-jamming device.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

  • La présente invention concerne une antenne à balayage électronique à accès multipies et un radar comportant une telle antenne.
  • Une antenne à balayage électronique se compose, de façon connue, de sources élémentaires rayonnantes et pour chacune d'elles d'un circuit de déphasage dont l'angle de phase peut être ajusté à l'aide d'un circuit de commande. La modification des angles de phases change la direction de pointage de l'antenne.
  • Lorsqu'un radar est équipé d'un dispositif d'anti-brouillage, on utilise en régie générale un nombre suffisant d'antennes auxiliaires pour que chacune d'elles soit pointée dans la direction d'un brouilleur. Dans ce cas, les signaux issus de ces antennes auxiliaires sont mélangés, après que leur amplitude et leur phase aient été convenablement adaptées, avec ceux issus de l'antenne principale afin d'amuler les signaux issus des différents brouilleurs. Cette solution impose l'utilisation d'un nombre important et prohibitif d'antennes auxiliaires égal au nombre de brouilleurs.
  • Les systèmes d'antenne réseau à accès (ou voies) multiples integres dans la même antenne sont connus. Une telle antenne est décrite dans l'article de R. Reitzig ("Bedingungen an eine leitungsgespeiste Antenne zur Erzeugung mehrerer, voneinander unabhângigen Strahlen").
  • Dans cette antenne les déphaseurs de même rang correspondant à différents accès sont montés en parallèle sur la source élémentaire de même rang, au moyen d'un point de connexion ne permettant un fonctionnement correct que pour une fréquence unique.
  • Une antenne à balayage électronique à accès multiples, suivant l'invention, comportant un nombre "n" de sources élémentaires lesdits accès formés chacun par un guide d'onde connecté à ces "n" sources par "n" déphaseurs variables, les déphaseurs de même rang "i" relatifs aux differents accès étant montés en parallèle sur la source élémentaire de même rang "i", est essentiellement caractérisée en ce que les points de connexion entre les déphaseurs et la source élémentaire de même rang "i" consistent en des coupleurs directifs individuellement chargés.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description des figures ci-annexées qui représentent:
    • - Figure 1, la vue simplifiée d'un mode de réalisation non-limitatif d'une antenne à balayage électronique à accès multiples selon la présente invention;
    • - Figure 2, une variante du mode de réalisation de la figure 1;
    • - Figures 3a et 3b, la vue simplifiée d'un autre mode de réalisation d'un ensemble selon l'invention dans lequel l'antenne principale est du type lentille.
  • Dans les modes de réalisation non-limitatifs représentés par les figures ci-annexées, les mêmes références désignent des éléments similaires ou remplissant les mêmes fonctions. On désignera en particulier les sources rayonnantes élémentaires par S1... Si...,Sn, ces sources pouvant être constituées par exemple par des réseaux comme dans la figure 2, ou des dipôles comme dans la figure 3. L'antenne à balayage électronique suivant l'invention étant équivalente à un ensemble d'antennes principale et auxiliaires, on utilisera également les expressions "antenne principale" et "antenne auxiliaire".
  • Pour simplifier les figures, il n'a été représenté qu'une antenne auxiliaire, puisque le faisceau auxiliaire est toujours formé selon les mêmes principes en prélevant à l'aide d'un coupleur une partie de l'énergie élémentaire reçue.
  • La figure 1 représente un ensemble composé d'une antenne principale et d'une antenne auxiliaire selon l'invention.
  • L'antenne principale représentée sur cette figure est une antenne à balayage électronique en site formée par n sources élémentaires S1...Si...Sn disposées sur la ligne focale 8 d'un réflecteur cylindrique 21 à directrice parabolique. A chacune des sources élémentaires Si sont associés un circuit 28 de déphasage ajustable Ci et un coupleur directif Ci chargé.
  • Dans ce mode de réalisation, l'antenne auxiliaire se compose également de n sources élémentaires.
  • La source élémentaire d'ordre i de l'antenne auxiliaire comporte un circuit déphaseur 29 dont l'angle de phase (pi est ajustable et un coupleur directif C'i chargé. Le circuit déphaseur 29 d'ordre i est alimenté par une partie de l'énergie reçue par la source élémentaire de même ordre Si de l'antenne principale, cette énergie étant prélevée, avant déphasage dans le circuit 28, par un coupleur directif C"i chargé, disposé entre la source Si et le circuit 28 de déphasage Φi, d'ordre i correspondant.
  • A la réception, l'énergie du faisceau de l'antenne principale est collectée dans un guide d'onde 22 chargé auquel les ensembles élémentaires formés chacun par l'association d'un circuit déphaseur 28 et d'un coupleur directif Ci, sont raccordés par l'intermédiaire des coupleurs Ci.
  • De même l'énergie du faisceau de l'antenne auxiliaire est collectée dans un guide d'onde 23 chargé, auquel les ensembles élémentaires formés chacun par l'association d'un coupleur directif C"i, d'un circuit déphaseur 29 et d'un coupleur C'i sont raccordés par l'intermédiaire des coupleurs C'i. La charge des coupleurs directifs Ci, C'i, C"i et des guides d'onde 22, 23 est désignée respectivement par 30 et 40.
  • La figure 2 représente une variante du mode de réalisation de la figure 1.
  • L'antenne à balayage électronique de la figure 2 diffère du mode de réalisation de la figure 1 en ce que les sources élémentaires S1... Si... Sn sont constituées par un ensemble rayonnant assurant directement la focalisation en gisement.
  • Dans l'exemple représenté par la figure 2, les éléments rayonnants sont constitues par p hélices hi1... hij...hip alimentées par un système du type espalier, par division guidée, porté par un réseau Pi. Il y a n réseaux P1...Pi...Pn disposés parallèlement.
  • Comme dans l'exemple de la figure 4, à chacune des poutres rayonnantes Pi sont associés un déphaseur 28 dont le déphasage Ci est ajustable et un coupleur directif Ci chargé en 30.
  • Entre le circuit 28 de déphasage Φi et la source élémentaire Si, constituée par le réseau Pi portant les p éléments rayonnants hi1...hij...hip, un coupleur directif C"i chargé en 30 prélève une partie de l'énergie élémentaire reçue par l'antenne principale, cette énergie élémentaire prélevée étant ensuite appliquée à l'entrée d'un circuit de déphasage ajustable 29 où elle subit un déphasage (pi avant d'alimenter, comme dans la figure 1, un guide d'onde 23, chargé en 40, par l'intermédiaire d'un coupleur directif C'i chargé en 30.
  • De la même façon, l'énergie du faisceau de l'antenne principale est, à la réception, collectée dans un guide d'onde 22, chargé à l'extrémité 40, par l'intermédiaire des coupleurs Ci.
  • La figure 3a représente un ensemble d'antennes du type lentille, avec ses deux faces avant 25 et arrière 26 et comprenant une antenne principale et une seule antenne auxiliaire.
  • La face avant 25 porte les sources rayonnantes élémentaires Si, qui sont, dans le mode de réalisation représenté par la figure 3a, des dipôles de même polarisation mais qui pourraient être d'un autre type, des hélices par exemple, sans sortir du cadre de la presente invention.
  • Comme dans le cas des figures 1 et 2, l'antenne principale comporte pour chaque source rayonnante élémentaire Si, un circuit de déphasage ajustable 28 disposé entre la face avant 25 et la face arrière 26, et alimentant un dipôle d'i disposé sur la face arrière 26 de l'antenne. Les n dipôles d'i ont une polarisation identique.
  • Associé à chaque source élémentaire Si, un coupleur directif C"i, chargé en 30, prélève une partie de l'énergie reçue par la source Si et alimente, par l'intermédiaire d'un circuit 29 de déphasage ajustable <pi, un dipôle d'i, disposé également sur la face arrière 26. Les n dipôles d"i ont une polarisation identique, croisée avec celle des dipôles d'i.
  • Les dipôles d'i et les dipôles d"i tapissant la face arrière 26 rayonnent l'énergie reçue sur un collecteur primaire dont un mode de réalisation est représenté sur la figure 3b.
  • Celui-ci peut être constitué soit comme illustré dans la figure 3b par un cornet 24, commun à l'antenne principale et à l'antenne auxiliaire et présentant deux sorties rayonnant dans des polarisations croisées, soit par deux cornets, pour l'antenne principale et l'antenne auxiliaire respectivement, la source primaire de l'antenne principale étant placée sur l'axe focal de la structure et celle de l'antenne auxiliaire étant défocalisée par rapport à la première. Les sorties respectives de ces deux sources primaires rayonnent en polarisation croisée. Ce dernier mode de réalisation n'a pas été représenté.
  • Le fonctionnement d'un ensemble composé d'une antenne principale et d'une antenne auxiliaire selon l'invéntion utilisé en association avec un dispositif d'anti-brouillage est le suivant:
  • Pour chaque direction de pointage de l'antenne principale, cette direction étant déterminée par les déphasages Φi appliqués par les circuits 28, l'antenne auxiliaire peut être pointée dans la direction dun brouilleur. Un circuit de calcul détermine alors les circuits déphaseurs 28 dont la phase Φi doit être modifiée afin de minimiser le gain de l'antenne principale dans la direction dudil, brouilleur.
  • L'angle de phase ϕi des circuits 29 est alors modifié de façon à pointer l'antenne auxilaire vers le brouilleur suivant. L'opération précédente est alors répétée et ainsi de suite pour tous les brouilleurs, ceci pour chaque direction de pointage de l'antenne principale.
  • On a ainsi réalisé un ensemble d'antennes principale et auxiliaire à balayage électronique dans lequel l'antenne auxiliaire utilise un partie ou la totalité des sources rayonnantes élémentaires de l'antenne principale.
  • La présente invention est applicable à un radar à balayage électronique équipé d'un dispositif d'anti-brouillage.

Claims (9)

1. Antenne à balayage électronique à accès multiples, comportant un nombre "n" de sources élémentaires (S;) lesdits accès formés chacun par un guide d'onde (22, 23) connectés à ces "n" sources par "n" déphaseurs variables (28, 29), les déphaseurs de même rang "i" (28, 29) relatifs aux différents accès étant montés en parallèle sur la source élémentaire de même rang "i" (S;), caractérisée en ce que les points de connexion entre les déphaseurs (28, 29) et la source élémentaire (S;) de même rang "i" consistent en des coupleurs directifs individuellement chargés (C"i).
2. Ensemble d'antennes pour radar à balayage électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les énergies élémentaires déphasées respectivement de 0 i pour l'antenne principale et de ϕi pour les antennes auxiliaires sont concentrées dans un guide d'onde chargé (22), respectivement (23), par l'intermédiaire de coupleurs chargés Ci, respectivement C';.
3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les sources rayonnantes élémentaires Si sont alignées sur l'axe focal d'un réflecteur cylindro-parabolique pour former une antenne à balayage électronique en site, les guides d'onde collecteurs (22, 23) étant parallèles à cet axe focal.
4. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les sources rayonnantes élémentaires sont des réseaux linéaires parallèles assurant la focalisation et la déflexion en site et portant chacune un jeu de p éléments rayonnants assurant directement la focalisation en gisement.
5. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que, l'antenne ne comportant qu'une voie auxiliaire et la voie principale étant du type lentille qui présente une face avant (25), portant les sources rayonnantes élémentaires (Si), et une face arrière (26) entre lesquelles sont disposés les circuits de déphasage ajustables des voies principale et auxiliaires, deux ensembles croisés de dipoles d'i et d"i porté par la face arrière (26), sont alimentés respectivement par les énergies élémentaires reçues, déphasées respectivement de 0i et, en sortie des coupleurs (C"i), de <pi, et rayonnent dans deux polarisations croisées sur le collecteur primaire alimentant le guide d'onde respectif des voies principale et auxiliaire.
6. Antenne selon la revendication 5, caractérisée en ce que le collecteur primaire de la voie principale est placé sur l'axe focal de l'antenne et le collecteur primaire de la voie auxilaire est défocalise par rapport à la première source primaire.
7. Antenne selon la revendication 5, caractérisé en ce que le collecteur primaire placé sur l'axe focal de l'antenne, est commun à la voie principale et à la voie auxiliaire et présente deux sorties en polarisation croisée.
8. Antenne selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le ou les collecteurs primaires sont des cornets.
9. Radar équipé d'une antenne à balayage électronique à accès multiples selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que cette antenne est utilisée en association avec un dispositif d'anti-brouillage.
EP82401461A 1981-08-07 1982-08-03 Antenne à balayage électronique à accès multiples et radar comportant une telle antenne Expired EP0072316B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT82401461T ATE29934T1 (de) 1981-08-07 1982-08-03 Antenne mit elektronischer schwenkung und mehreren eingaengen und radar mit einer solchen antenne.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8115362A FR2511196A1 (fr) 1981-08-07 1981-08-07 Ensemble d'antennes principale et auxiliaires a balayage electronique et radar comportant un tel ensemble
FR8115362 1981-08-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0072316A1 EP0072316A1 (fr) 1983-02-16
EP0072316B1 true EP0072316B1 (fr) 1987-09-23

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EP82401461A Expired EP0072316B1 (fr) 1981-08-07 1982-08-03 Antenne à balayage électronique à accès multiples et radar comportant une telle antenne

Country Status (7)

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US (1) US4544925A (fr)
EP (1) EP0072316B1 (fr)
JP (1) JPS5838005A (fr)
KR (1) KR840001394A (fr)
AT (1) ATE29934T1 (fr)
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