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EP0237429B1 - Controlled-phase reflector array, and antenna comprising such an array - Google Patents

Controlled-phase reflector array, and antenna comprising such an array Download PDF

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Publication number
EP0237429B1
EP0237429B1 EP87400514A EP87400514A EP0237429B1 EP 0237429 B1 EP0237429 B1 EP 0237429B1 EP 87400514 A EP87400514 A EP 87400514A EP 87400514 A EP87400514 A EP 87400514A EP 0237429 B1 EP0237429 B1 EP 0237429B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
diodes
strips
dipole
antenna
rods
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 - Lifetime
Application number
EP87400514A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0237429A2 (en
EP0237429A3 (en
Inventor
Yves Commault
François Gautier
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
Publication of EP0237429A2 publication Critical patent/EP0237429A2/en
Publication of EP0237429A3 publication Critical patent/EP0237429A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0237429B1 publication Critical patent/EP0237429B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • 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 main object of the invention is a reflective phase control network, an antenna comprising such a network and a method for its manufacture.
  • Such a network makes it possible to locally modify the phase of a wave, for example planar or cylindrical reflecting on it.
  • Such an array makes it possible to focus and / or divert the electromagnetic energy beams from an antenna by electronic scanning.
  • each module includes an elementary antenna and a phase shifter closed on a short circuit.
  • a wave whose beam we want to direct is emitted by a microwave source towards the network.
  • the wave is picked up by the elementary antennas, and undergoes a first phase shift when crossing the phase shifters is reflected on the short circuits again crosses the phase shifters and is radiated by the elementary antennas;
  • control of the phase of the transmitted wave is available at any point in the network.
  • Such networks are described by F. GAUTIER in "Reflective network” Revue TH-CSF March 1972, vol.4 N ° 1 pages 89 to 104 and by Olivier and Knittel in "Phased arrays antennas” Artech House, page 23.
  • Such a set which corresponds to the preamble of the main claim, is for example exposed in an article by JA SALMON et al., Entitled “An X-Band Reflect-Array with Integrated PIN Diodes", 1974 International IEEE / AP-S Symposium Program 8 Digest, June 10-12, 1974, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia.
  • Reactive impedances are dipoles with two branches connected by at least one diode. Depending on the passing or blocked state of the diodes the dipoles reflect a more or less large part of the incident waves.
  • phase-shifting modules capable of working in the millimeter bands.
  • the modules must be of small dimensions, less than the wavelength; the network must include a very large number.
  • the present invention proposes to produce the known structure with the characteristics set out in its characterizing part of claim 1, thus making it possible to achieve an entirely monolithic embodiment of the phase shifter network.
  • FIG. 1 is illustrated one of the principles in themselves known implemented in a device according to the invention.
  • a variable reactive impedance 1 On the two supply wires 3 is placed at a distance d from a short circuit 2 a variable reactive impedance 1. If the value of reactive impedance 1 corresponds to a short circuit for an incident signal this signal will be reflected on said reactive impedance 1. On the other hand, if reactive impedance 1 is adapted to the signal it will let it pass. The signal will then be reflected on the short circuit 2. Thus, there is a phase shift between the signal reflected by reactive impedance 1 and the signal reflected by short-circuit 2. Depending on the setting value of reactive impedance 1 it reflects a more or less significant part of the incident signal. the signals reflected on reactive impedance 1 and on short circuit 2 combine. Thus, the device illustrated in FIG. 1 makes it possible to obtain the phase shift ⁇ between maximum, the intermediate values depending on the value of the impedance.
  • each reactive impedance 1 is constituted for example by a dipole 4, the two branches of which are connected by a diode 6.
  • the diode 6 is for example a diode with variable capacitance.
  • a plurality of diodes with two states connected in series between the two branches of a dipole 4 are used.
  • the diodes with two states are for example PIN diodes.
  • Each of the diodes can be controlled individually. With two diodes of the same capacity, per dipole, three possible phase shift values are obtained. With two diodes of different capacitance, four possible phase shift values are obtained.
  • the diodes with continuously variable capacity are for example varicaps or varactors.
  • the reflector 2 is constituted by a metal plate placed at a distance close to dipoles 4.
  • the electric lines 28 are connected by a capacitor 5.
  • each of the reactive impedances 1 allows deflection in the site plane and in the bearing plane of the waves which illuminate the network according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates an embodiment, according to the teachings of the invention, of the principle illustrated with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the supply line 7 connecting, for example, the lower branches of the dipoles 4 is connected to ground 8.
  • the supply line 7 connecting, for example, the upper branches of the dipoles 4 is connected to a voltage source 9.
  • the voltage source 9 is capable of delivering, for example, voltages varying between + 1V and -20V.
  • a capacitor 52 connects the two supply lines 7 and thus makes it possible to decouple the dipoles 4 from the microwave field.
  • it is ensured to have stable impedance conditions at the terminals of the microwave circuit.
  • the value of the capacity of this decoupling capacitor is limited, for PIN diodes, by the switching time of the diodes.
  • the reflector 2 is formed by the ground plane of the printed circuit.
  • a network composed of a combination of the devices illustrated in FIG. 3 will only allow scanning and / or focusing of electromagnetic waves in a single plane.
  • the coupling elements 4, the control diodes 6 and the cables 7 are produced on the same semiconductor substrate 11 by means of monolithic integration techniques.
  • these identical reactive elements are arranged on a regular mesh, for example rectangular or triangular, with a pitch close to on a semiconductor substrate 11.
  • the integration technology is used on a whole slice (Wafer Scale Integration or WSI in English terminology).
  • WSI Wafer Scale Integration
  • large slices for example four or five inches (10.16 cm or 12.7 cm)
  • we arrive for example equal to 3.2 mm, to be produced in a single operation of the order of thousand of the reactive element.
  • Such an antenna has the advantage of a reduced cost price.
  • the dimensions of the diode carrier chip are of the order of 0.5 mm, which for a permeability substrate of the order of 12 corresponds to half the wavelength for a frequency of 100 GHz.
  • the chip carrying the diode 6 is by itself a significant element of the circuit.
  • the manufacturing dispersions of this chip and its wiring can make it impossible to produce an antenna by techniques other than monolithic integration techniques.
  • the chips carrying the diode 6 are too large for a periodic circuit whose mesh is approximately 1.5 mm and which in certain cases comprises a plurality of diodes.
  • Planar technology is used for the realization of the network according to the invention.
  • the face of the substrate 11 opposite the coupling elements 4 and the supply metallizations comprises a ground plane 12.
  • the ground plane 12 ensures the mechanical strength and the cooling of the network according to the invention. If the thickness e of the substrate 11 is too small, for example for frequencies below 35 GHz, a dielectric is interposed between the ground plane 12 and the substrate 11. This solution is illustrated in FIG. 5.
  • the semiconductor substrate 11 is made integral with a dielectric 120, for example a low loss dielectric.
  • the dielectric 120 is for example made of polyethylene tetrafluoride (PTFE) or a composite material adapted to the wavelength.
  • the dielectric 120 is made integral with a metal plate 12 parallel to the metallizations of the substrate 11. The distance e between the metallizations of the semiconductor substrate 11 and the plate 12 is substantially equal to a quarter of the weighted wavelength on the two dielectrics.
  • the device of Figure 5 is particularly well suited to low and medium frequencies.
  • FIG. 6 we can see a first embodiment of a periodic circuit for phase control.
  • the device of FIG. 6 comprises three metallized strips 70.
  • the strip 70 in the middle and one of the external strips 70, for example the upper strip 70 comprises opposite rectangular projections 71.
  • the projections 71 facing the two strips 70 are connected by a diode 6.
  • Above the diodes 6 connecting the metallized strip 70 above the central metallized strip 70 is a diode 6 connecting the metallized strip 70 below the central metallic strip 70.
  • At least one of the extremes mites the successive bands 70 are connected together by capacitors 52.
  • the central metallized strip 70 is connected to ground 8, the upper and lower metallized strips 70 being connected to two generators 9.
  • the generators 9 are capable of delivering, for example, voltages included between + 1V and - 20V. The supply voltages depend on the diodes 6 used.
  • FIG 7 we can see a section along CC 'of the device illustrated in Figure 6 as part of a Planar technology.
  • the diodes 6 are directly diffused from the semiconductor wafer 110.
  • the semiconductor is for example silicon.
  • the ground plane 12 has a thickness sufficient to ensure the mechanical strength and the cooling of the network according to the invention.
  • the metallized strips 70 are produced by depositing, for example, a layer of aluminum or copper.
  • said metallizations 70 are covered by a layer of gold ensuring protection against corrosion.
  • the bands 70 are produced by depositing a layer of gold.
  • the two diodes 6 connecting the metallized strip 70 below the central metallized strip 70 are replaced in each mesh by a single diode 6, the capacity of which is equal, for example, to the sum of the capacities of the diodes 6 that it replaces.
  • the total capacity, in each mesh, connecting the metallized strip 70 lower than the central metallized strip 70 is different from the capacity of the diode 6 connecting the metallized strip 70 higher than the central metallized strip 70 .
  • the direction of polarization of the diodes can be reversed as long as the supply voltages are also reversed.
  • the lower and upper metallized strips 70 are connected to ground, the central metallized strip 70 being connected to a voltage generator capable of delivering voltages between + 1 V and - 20V.
  • FIG. 9 one can see an embodiment of the periodic circuit according to the invention comprising six diodes per mesh B of the network substantially equal to , which provides four separate states.
  • the periodic circuits include four metallized strips 70 constituted by rectilinear tapes, referenced from top to bottom DEF G.
  • the metallized tape 70D is connected to the metallized tape 70E by regularly spaced diodes 6, two diodes 6 successive being distant from%.
  • the metallized strip 70G is connected to the metallized strip 70F by regularly spaced diodes 6, successive diodes 6 being spaced apart by g.
  • the metallized bands 70 E and F are connected to ground.
  • the metallized strips 70 D and G are connected to voltage generators capable, for example, of delivering voltages between + 1 V and - 20V.
  • the periodic circuits comprise five metal bands 70 referenced from top to bottom H 1 JK L.
  • the metallized band 70H and the metallized band 701 are provided opposite projections 71.
  • the projections 71 are spaced .
  • the metallized strip 701 is connected to the metallized strip 70H by diodes 6 connecting the projections 71 of said strips.
  • the metallic bands 70J and K are straight ribbons.
  • the metallized strip 70J is connected to the metallized strip 70K by regularly spaced diodes 6, two successive diodes 6 being distant by%.
  • the metallized strip 70L comprises notches 73 in the middle of which an projection 74 is arranged.
  • the projections 74 are regularly distributed, two successive projections 74 being spaced from
  • the diodes connecting the ban metallized 70J to the metallized strip 70K and the diodes connecting the metallized strips 70L to the metallized strip 70K are on the same abscissa.
  • the different coupling states must be spaced out over 360 as regularly as possible.
  • the cost price is only slightly influenced by the geometry of the strips 70 and the number of diodes 6 used.
  • an antenna according to the invention can be seen.
  • the antenna comprises a phase control array 81 allowing electronic scanning in a plane.
  • the network 81 is illuminated by a source 82 of radiation 83.
  • the source 82 of radiation is for example a linear source or a point source focused in a plane.
  • the network 81 is illuminated by a cylindrical wave.
  • the phase control network 81 reflects the incident waves 83 for example at angles between + 45 and - 20 . compared to normal 85 to the network.
  • the energy beam 84 can be directed by electronic scanning while ensuring the transformation of the cylindrical wave 83 into a plane wave 84.
  • FIG. 12 we can see another embodiment of an antenna with electronic scanning, for example with a scanning frequency of the order of megahertz.
  • the antenna comprises a point source 82, a reflective network 81 and a lens 86, for example dielectric.
  • the network in addition to these capacities for electronic scanning in a plane is divided into a plurality of zones, for example 4, 9 or 16 supplied individually. Thus it allows three-dimensional scanning with a small amplitude in one plane and with a large electronic scanning amplitude in the plane which is perpendicular to it.
  • the lens 86 ensures the focusing of the radiation 84 coming from the antenna.
  • FIG. 13 an alternative embodiment of the network cabling according to the invention can be seen.
  • Figures 3, 6, 8 and 9 all the diodes 6 connecting two metal strips 70 are connected in parallel.
  • a short circuit caused by the failure of any of the diodes 6 connecting two metal strips 70 permanently puts said strips at the same potential.
  • the phase shift introduced by said metal strips 70 is lost over their entire length.
  • the formation of the electromagnetic energy beam is very strongly disturbed.
  • the failure of a diode 6 can be the consequence of a manufacturing defect. In such a case, it is possible to prevent the short circuit by destroying the faulty diode 6, for example with a laser. However, it is necessary to have important test equipment.
  • the metal strips 70 are cut into a plurality of segments 77.
  • the segments 77 are connected by groups 652 of diodes 6.
  • Each group of diodes comprises for example between one and six diodes 6 placed in parallel.
  • each group 653 of diodes 6 comprises three diodes 6. All the diodes 6 belonging to the same group have the same polarization.
  • Diode groups 6 are connected in series. It is possible to connect the segments 77 by polarizing the diodes 6 directly or to isolate them by polarizing the diodes 6 in reverse.
  • the generator bears the reference 9 and the switching means bear the reference 651.
  • FIG. 14 one can see the electrical diagram of the connections of the diodes 6 of FIG. 13.
  • the groups 652 of three diodes 6 placed in parallel are connected in series.
  • a short circuit at a diode 6 prevents phase control at a group 652 of diodes 6, but not of two metal strips 70.
  • An absence of electrical continuity at a diode 6, for example following a manufacturing defect or a "breakdown" only disturbs the phase locally at the level of two segments 77. All the groups 652 of diodes 6 are supplied by the other diodes 6 of group 652 comprising the diode 6 "struck down ".
  • the electrical supply is made between terminals 78 and 79 of the periodic circuit.
  • FIG. 20 an alternative embodiment of the device in FIG. 13 can be seen in which the reverse voltages are balanced at the terminals of the groups 652 of the diodes 6 placed in series. Balancing is achieved, for example, by connecting two successive segments 77 by resistors 791 and / or by connecting successive segments 77 belonging to the same metal strip 70 by resistors 781.
  • Resistors 781 and 791 have high values so as not to disturb the radio operation.
  • the resistors 781 and / or 791 are obtained by metallization.
  • a resistive alloy of nickel chromium is deposited.
  • the resistors 781 are deposited in the extension of the segments 77.
  • the resistors 791 are, for example thin strips.
  • the first group 652 of diodes 6 starting from terminal 78 illustrates the alternative embodiment comprising only resistors 791 connecting two successive segments 77.
  • the second and third groups 652 of the diodes 6 illustrate the alternative embodiment comprising resistors 791 connecting two successive segments 77 and resistors 781 connecting two successive segments 77 belonging to the same metal strip 70.
  • the fourth and fifth groups 652 of the diodes 6 illustrate the alternative embodiment comprising only resistors 781 connecting two successive segments 77 belonging to the same metal strip 70.
  • the antenna includes a radiation source 82, an auxiliary reflector network 81 and a main mirror 86.
  • the radiation source 82 is for example a horn.
  • the auxiliary reflective network 81 is a reflective phase control network according to the invention.
  • the network 81 allows electronic scanning in the two planes.
  • the main mirror is for example a focal point dish F.
  • the deflection of the electromagnetic energy beam by the network 81 causes a displacement of the focal point F or a displacement of the equivalent center of the source 82 for example in F i or in F 2 .
  • Periodic displacement of the focal point F makes it possible to carry out a target by scanning (scanning in English terminology).
  • the focus is moved between four positions Fi, F 2 , F 3 , F 4 , equidistant from F, the points Fi and F 2 on the one hand and the points F 3 and F4 of on the other hand being aligned on orthogonal lines of intersection F.
  • a circular permutation of the displacements of the focus F is carried out, for example Fi, F 4 , F 2 , F 3 , Fi, ... It is understood that the use of a different number of positions F i , for example 8, 16 or 32 does not depart from the scope of the present invention.
  • the points F are for example distributed regularly over a circle with center F.
  • the network 81 comprises cells 131 periodically distributed over its surface.
  • the phase of each cell 131 is individually controllable.
  • the cells 131 are for example triangular, square or hexagonal.
  • a medium precision conical scan can be obtained with a small number of cells 131, for example 64 (8x8).
  • An increase in the scanning precision will be obtained by an increase in the number of cells 131.
  • FIGS. 17 and 18 a second and a third embodiment of the network 81 can be seen.
  • the networks 81 in FIGS. 17 and 18 are particularly well suited to conical scanning using four positions Fi, F 2 , F 3 and F4 of the focal point F illustrated in FIG. 19.
  • the network 81 in FIG. 17 has a cross shape.
  • the network 81 of FIG. 17 comprises four central cells 136 to 139, four intermediate cells 133, 135, 140 and 142 as well as four peripheral cells 132, 134, 141 and 143.
  • Cells 136 to 139 are square.
  • Cells 132, 133, 134, 135, 140, 141, 142 and 143 are rectangular; the surface of each of these cells corresponds to that of two square cells just next to each other.
  • the network 81 comprises four central square cells 136 to 139 and four peripheral trapezoid cells 132, 134, 141 and 143.
  • the invention mainly applies to the production of electronic scanning antennas, in particular in millimeter waves.
  • the invention mainly applies to the production of antennas comprising reflective arrays in phase control.
  • the invention also applies to the production of phase modulation panels for responder beacons in cooperative radar systems or localization systems.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

L'invention a principalement pour objet un réseau réflecteur à contrôle de phases une antenne comportant un tel réseau et un procédé pour sa fabrication.The main object of the invention is a reflective phase control network, an antenna comprising such a network and a method for its manufacture.

Un tel réseau permet de modifier localement la phase d'une onde par exemple plane ou cylindrique se réfléchissant sur lui. Un tel réseau permet de focaliser et/ou de dévier les faisceaux d'énergie électromagnétique d'une antenne par balayage électronique.Such a network makes it possible to locally modify the phase of a wave, for example planar or cylindrical reflecting on it. Such an array makes it possible to focus and / or divert the electromagnetic energy beams from an antenna by electronic scanning.

D'une part, il est connu de réaliser des réflecteurs, généralement plans, constitués d'une mosaïque de modules. Chaque module comporte une antenne élémentaire et un déphaseur fermé sur un court-circuit. Une onde dont on veut diriger le faisceau est émise par une source hyperfréquence en direction du réseau. L'onde est captée par les antennes élémentaires, et subit un premier déphasage lors de la traversée des déphaseurs se réfléchit sur les court-circuits traverse une nouvelle fois les déphaseurs et est rayonnée par les antennes élémentaires; En contrôlant, par des moyens électroniques le déphasage apporté par les déphaseurs on dispose, en tout point du réseau, de la maîtrise de la phase de l'onde émise. De tels réseaux sont décrits par F. GAUTIER dans "Réseau réflecteur" Revue TH-CSF mars 1972, vol.4 N° 1 pages 89 à 104 et par Olivier et Knittel dans "Phased arrays antennas" Artech House, page 23.On the one hand, it is known to produce reflectors, generally planar, made up of a mosaic of modules. Each module includes an elementary antenna and a phase shifter closed on a short circuit. A wave whose beam we want to direct is emitted by a microwave source towards the network. The wave is picked up by the elementary antennas, and undergoes a first phase shift when crossing the phase shifters is reflected on the short circuits again crosses the phase shifters and is radiated by the elementary antennas; By controlling, by electronic means, the phase shift provided by the phase shifters, control of the phase of the transmitted wave is available at any point in the network. Such networks are described by F. GAUTIER in "Reflective network" Revue TH-CSF March 1972, vol.4 N ° 1 pages 89 to 104 and by Olivier and Knittel in "Phased arrays antennas" Artech House, page 23.

D'autre part, il est connu que la variation de l'impédance réactive par exemple d'un dipôle placé devant un réflecteur métallique provoque la variation de la phase de l'onde réfléchie.On the other hand, it is known that the variation of the reactive impedance for example of a dipole placed in front of a metallic reflector causes the variation of the phase of the reflected wave.

On sait ainsi associer une pluralité d'impédances réactives variables devant un réflecteur par exemple métallique, afin de pouvoir obtenir un balayage électronique.It is thus known to associate a plurality of variable reactive impedances in front of a reflector, for example metallic, in order to be able to obtain an electronic scanning.

Un tel ensemble, qui correspond au préambule de la revendication principale, est par exemple exposé dans un article de J. A. SALMON et al., intitulé "An X-Band Reflect-Array with Integrated PIN Diodes", 1974 International IEEE/AP-S Symposium Program 8 Digest, June 10-12, 1974, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia.Such a set, which corresponds to the preamble of the main claim, is for example exposed in an article by JA SALMON et al., Entitled "An X-Band Reflect-Array with Integrated PIN Diodes", 1974 International IEEE / AP-S Symposium Program 8 Digest, June 10-12, 1974, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia.

Les impédances réactives sont des dipôles comportant deux branches reliées par au moins une diode. Suivant l'état passant ou bloqué des diodes les dipôles réfléchissent une partie plus ou moins grande des ondes incidentes.Reactive impedances are dipoles with two branches connected by at least one diode. Depending on the passing or blocked state of the diodes the dipoles reflect a more or less large part of the incident waves.

Ces réseaux de type connu présentent le grand inconvénient d'exiger une adaptation des antennes élémentaires parfaite ou quasi parfaite. En effet, à la réception par le réseau toute désadaptation provoque la réflexion partielle d'une partie de l'énergie incidente au lieu de sa transmission, la phase de l'énergie réfléchie directement n'est pas contrôlée par le déphaseur. A l'émission par le réseau, toute désadaptation provoque la réflexion vers le déphaseur de l'énergie qui normalement serait émise, cette énergie subit donc une seconde fois le double passage par le déphaseur. Au moment de son émission les ondes n'ayant pas le déphasage voulu perturbent la formation du faisceau d'énergie. Or, il se révèle pratiquement très difficile d'effectuer une adaptation précise et uniforme de toutes les sources élémentaires du réseau.These networks of known type have the great drawback of requiring perfect or almost perfect adaptation of the elementary antennas. In fact, on reception by the network, any mismatch causes partial reflection of part of the incident energy instead of its transmission, the phase of the energy directly reflected is not controlled by the phase shifter. On transmission by the network, any mismatch causes the reflection towards the phase shifter of the energy which would normally be emitted, this energy therefore undergoes a second time the double passage through the phase shifter. At the time of its emission, the waves not having the desired phase shift disturb the formation of the energy beam. However, it turns out to be practically very difficult to carry out a precise and uniform adaptation of all the elementary sources of the network.

De plus, il n'est pratiquement pas possible de réaliser de réseau de modules à déphaseurs pouvant travailler dans les bandes millimétriques. Pour ces bandes, les modules doivent être de dimensions faibles, inférieures à la longueur d'onde ; le réseau doit en comporter un très grand nombre.In addition, it is practically not possible to produce a network of phase-shifting modules capable of working in the millimeter bands. For these bands, the modules must be of small dimensions, less than the wavelength; the network must include a very large number.

Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention propose de réaliser la structure connue avec les caractéristiques énoncées dans sa partie caractérisante de la revendication 1, permettant ainsi d'aboutir à une réalisation entièrement monolithique du réseau déphaseur.To remedy these drawbacks, the present invention proposes to produce the known structure with the characteristics set out in its characterizing part of claim 1, thus making it possible to achieve an entirely monolithic embodiment of the phase shifter network.

L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures données comme des exemples non limitatifs parmi lesquels :

  • - la figure 1 est un schéma illustrant le principe en lui-même connu utilisé dans le dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 2 est une illustration d'un exemple de réalisation utilisant le principe illustré sur la figure 1 ;
  • - la figure 3 est une illustration d'un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 4 est une coupe d'un dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 5 est une coupe d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 6 est une vue de face d'un élément d'un réflecteur selon l'invention ;
  • - la figure 7 est une vue en coupe du dispositif illustré par la figure 6 ;
  • - la figure 8 est une vue de face d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 9 est un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 10 est un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 11 est une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation de l'antenne selon l'invention ;
  • - la figure 12 est une vue en coupe d'un second exemple de réalisation de l'antenne selon l'invention ;
  • - la figure 13 est une vue de face d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 14 est le schéma équivalent de l'alimentation des diodes du dispositif illustré sur la figure 13 ;
  • - la figure 15 est une vue en coupe d'un troisième exemple de réalisation de l'antenne selon l'invention ;
  • - la figure 16 est une vue de face d'un premier exemple de réalisation d'un réseau réflecteur mis en oeuvre dans l'antenne illustrée par la figure 15 ;
  • - la figure 17 est une vue de face d'un second exemple de réalisation d'un réseau réflecteur mis en oeuvre dans l'antenne illustrée par la figure 15 ;
  • - la figure 18 est une vue de face d'un troisième exemple de réalisation d'un réseau réflecteur mis en oeuvre dans l'antenne illustrée par la figure 15 ;
  • - la figure 19 est un schéma illustrant les positions du foyer du miroir principal de l'antenne illustrée par la figure 15 ;
  • - la figure 20 est une vue de face d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ;
  • - la figure 21 est le schéma équivalent de l'alimentation des diodes du dispositif illustré sur la figure 20.
The invention will be better understood by means of the description below and the figures given as nonlimiting examples among which:
  • - Figure 1 is a diagram illustrating the principle in itself known used in the device according to the invention;
  • - Figure 2 is an illustration of an embodiment using the principle illustrated in Figure 1;
  • - Figure 3 is an illustration of a first embodiment of the device according to the invention;
  • - Figure 4 is a section of a device according to the invention;
  • - Figure 5 is a section of an alternative embodiment of the device according to the invention;
  • - Figure 6 is a front view of an element of a reflector according to the invention;
  • - Figure 7 is a sectional view of the device illustrated in Figure 6;
  • - Figure 8 is a front view of an embodiment of the device according to the invention;
  • - Figure 9 is an embodiment of the device according to the invention;
  • - Figure 10 is another embodiment of the device according to the invention;
  • - Figure 11 is a perspective view of a first embodiment of the antenna according to the invention;
  • - Figure 12 is a sectional view of a second embodiment of the antenna according to the invention;
  • - Figure 13 is a front view of an embodiment of the device according to the invention;
  • - Figure 14 is the equivalent diagram of supplying the diodes of the device illustrated in FIG. 13;
  • - Figure 15 is a sectional view of a third embodiment of the antenna according to the invention;
  • - Figure 16 is a front view of a first embodiment of a reflective network used in the antenna illustrated in Figure 15;
  • - Figure 17 is a front view of a second embodiment of a reflective network implemented in the antenna illustrated in Figure 15;
  • - Figure 18 is a front view of a third embodiment of a reflective network used in the antenna illustrated in Figure 15;
  • - Figure 19 is a diagram illustrating the positions of the focal point of the main mirror of the antenna illustrated in Figure 15;
  • - Figure 20 is a front view of an exemplary embodiment of the device according to the invention;
  • FIG. 21 is the equivalent diagram of the supply of the diodes of the device illustrated in FIG. 20.

Sur les figures 1 à 21 on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes éléments.In FIGS. 1 to 21, the same references have been used to designate the same elements.

Sur la figure 1 est illustré un des principes en eux-mêmes connus mis en oeuvre dans un dispositif selon l'invention. Sur les deux fils d'alimentation 3 est placée à une distance d d'un court-circuit 2 une impédance réactive variable 1. Si la valeur de l'impédance réactive 1 correspond à un court-circuit pour un signal incident ce signal sera réfléchi sur ladite impédance réactive 1. Par contre, si l'impédance réactive 1 est adaptée au signal elle le laissera passer. Le signal sera alors réfléchi sur le court-circuit 2. Ainsi, il existe un déphasage

Figure imgb0001
entre le signal réfléchi par l'impédance réactive 1 et le signal réfléchi par le court-circuit 2. Suivant la valeur de réglage de l'impédance réactive 1 celle-ci réfléchit une partie plus ou moins importante du signal incident. les signaux réfléchis sur l'impédance réactive 1 et sur le court-circuit 2 se combinent. Ainsi, le dispositif illustré sur la figure 1 permet d'obtenir le déphasage ¢ compris entre
Figure imgb0002
au maximum, les valeurs intermédiaires dépendant de la valeur de l'impédance.In Figure 1 is illustrated one of the principles in themselves known implemented in a device according to the invention. On the two supply wires 3 is placed at a distance d from a short circuit 2 a variable reactive impedance 1. If the value of reactive impedance 1 corresponds to a short circuit for an incident signal this signal will be reflected on said reactive impedance 1. On the other hand, if reactive impedance 1 is adapted to the signal it will let it pass. The signal will then be reflected on the short circuit 2. Thus, there is a phase shift
Figure imgb0001
 between the signal reflected by reactive impedance 1 and the signal reflected by short-circuit 2. Depending on the setting value of reactive impedance 1 it reflects a more or less significant part of the incident signal. the signals reflected on reactive impedance 1 and on short circuit 2 combine. Thus, the device illustrated in FIG. 1 makes it possible to obtain the phase shift ¢ between
Figure imgb0002
 maximum, the intermediate values depending on the value of the impedance.

Sur la figure 2, on peut voir un réseau d'impédances réactives 1 placé devant un réflecteur 2, La distance séparant les impédances réactives 1 du réflecteur 2 est sensiblement égal à '4' La distance séparant, dans le plan du réseau, deux impédances réactives 1 est sensiblement égale à % .In Figure 2, we can see a network of reactive impedances 1 placed in front of a reflector 2, The distance separating the reactive impedances 1 from the reflector 2 is substantially equal to '4' The distance separating, in the network plane, two impedances reagents 1 is substantially equal to%.

Sur la figure 2, seules neuf impédances réactives 1 ont été représentées. Il est bien entendu que dans un cas réel un nombre bien plus grand d'impédances réactives 1 sera utilisé. Chaque impédance réactive 1 est constituée par exemple par un dipôle 4 dont les deux branches sont reliées par une diode 6. La diode 6 est par exemple une diode à capacité variable.In Figure 2, only nine reactive impedances 1 have been shown. It is understood that in a real case a much larger number of reactive impedances 1 will be used. Each reactive impedance 1 is constituted for example by a dipole 4, the two branches of which are connected by a diode 6. The diode 6 is for example a diode with variable capacitance.

Dans une variante de réalisation de ce dispositif, on utilise un pluralité des diodes à deux états connectées en série entre les deux branches d'un dipôle 4. Les diodes à deux états sont par exemple des diodes PIN. Chacune des diodes est comman- dable individuellement. Avec deux diodes de même capacité, par dipôle, on obtient trois valeurs possibles de déphasage. Avec deux diodes de capacité différente on obtient quatre valeurs possibles de déphasage. Les diodes à capacité continûment variable sont par exemple des varicaps ou des varactors.In an alternative embodiment of this device, a plurality of diodes with two states connected in series between the two branches of a dipole 4 are used. The diodes with two states are for example PIN diodes. Each of the diodes can be controlled individually. With two diodes of the same capacity, per dipole, three possible phase shift values are obtained. With two diodes of different capacitance, four possible phase shift values are obtained. The diodes with continuously variable capacity are for example varicaps or varactors.

Pour des raisons de clarté les connexions d'alimentation des diodes 6 ne sont pas représentées sur la figure 2.For reasons of clarity, the supply connections of the diodes 6 are not shown in FIG. 2.

Le réflecteur 2 est constitué par une plaque métallique placée à une distance voisine de des dipôles 4.The reflector 2 is constituted by a metal plate placed at a distance close to dipoles 4.

Avantageusement, les lignes électriques 28 sont reliées par un condensateur 5.Advantageously, the electric lines 28 are connected by a capacitor 5.

La commande individuelle de chacune des impédances réactives 1 permet la déflection dans le plan site et dans le plan gisement des ondes qui illuminent le réseau selon l'invention.The individual control of each of the reactive impedances 1 allows deflection in the site plane and in the bearing plane of the waves which illuminate the network according to the invention.

La figure 3 illustre une réalisation, selon les enseignements de l'invention, du principe illustré en référence aux figures 1 et 2.FIG. 3 illustrates an embodiment, according to the teachings of the invention, of the principle illustrated with reference to FIGS. 1 and 2.

Sur la figure 3, on peut voir un ensemble de réactances 1 alignées que l'on ne peut commander que simultanément. Les dipôles 4 aussi bien que les lignes de connexion 7 sont réalisés par exemple par métallisation d'un circuit imprimé. La distance B entre deux dipôles 4 successifs est par exemple de l'ordre de La longueur totale A d'un dipôle 4 est par exemple de l'ordre de

Figure imgb0003
. Les deux branches de chaque dipôle 4 sont reliées par une diode ou une pluralité des diodes 6.In Figure 3, we can see a set of reactors 1 aligned that can only be controlled simultaneously. The dipoles 4 as well as the connection lines 7 are produced for example by metallization of a printed circuit. The distance B between two successive dipoles 4 is for example of the order of The total length A of a dipole 4 is for example of the order of
Figure imgb0003
 . The two branches of each dipole 4 are connected by a diode or a plurality of diodes 6.

La ligne d'alimentation 7 reliant, par exemple, les branches inférieures des dipôles 4 est reliée à la masse 8. La ligne d'alimentation 7 reliant, par exemple, les branches supérieures des dipôles 4 est reliée à une source de tension 9. La source de tension 9 est capable de délivrer par exemple des tensions variant entre + 1V et-20V.The supply line 7 connecting, for example, the lower branches of the dipoles 4 is connected to ground 8. The supply line 7 connecting, for example, the upper branches of the dipoles 4 is connected to a voltage source 9. The voltage source 9 is capable of delivering, for example, voltages varying between + 1V and -20V.

Avantageusement, un condensateur 52 relie les deux lignes d'alimentation 7 et permet ainsi de découpler les dipôles 4 du champ hyperfréquence. Ainsi, on est assuré d'avoir des conditions d'impédance stables aux bornes du circuit hyperfréquence. La valeur de la capacité de ce condensateur de découplage est limitée, pour les diodes PIN, par le temps de commutation des diodes.Advantageously, a capacitor 52 connects the two supply lines 7 and thus makes it possible to decouple the dipoles 4 from the microwave field. Thus, it is ensured to have stable impedance conditions at the terminals of the microwave circuit. The value of the capacity of this decoupling capacitor is limited, for PIN diodes, by the switching time of the diodes.

Avantageusement, le réflecteur 2 est constitué par le plan de masse du circuit imprimé.Advantageously, the reflector 2 is formed by the ground plane of the printed circuit.

Il est bien entendu qu'un réseau composé d'association des dispositifs illustrés sur la figure 3 ne permettra que le balayage et/ou la focalisation des ondes électromagnétiques dans un seul plan.It is understood that a network composed of a combination of the devices illustrated in FIG. 3 will only allow scanning and / or focusing of electromagnetic waves in a single plane.

Le mode de réalisation illustré sur la figure 3 où tous les éléments d'une même ligne ou d'une même colonne sont alimentés ensemble diminue considérablement le nombre de fils d'amenées de courant de polarisation des diodes 6. On réduit ainsi le coût de revient du réseau complet.The embodiment illustrated in FIG. 3 where all the elements of the same row or of the same column are supplied together considerably reduces the number of wires for biasing current of the diodes 6. This reduces the cost of returns from the complete network.

Sur la figure 4, on peut voir une variante de réalisation du dispositif selon l'invention particulièrement bien adaptée aux ondes électromagnétiques appartenant à la bande millimétrique.In Figure 4, we can see an alternative embodiment of the device according to the invention particularly well suited to electromagnetic waves belonging to the millimeter band.

Les éléments de couplage 4, les diodes de contrôle 6 et les cablâges 7 sont réalisés sur un même substrat semiconducteur 11 au moyen des techniques d'intégration monolithique. Un élément de couplage 4 et une ou plusieurs diodes 6 qui le chargent constituent un élément réactif contrôlable électroniquement.The coupling elements 4, the control diodes 6 and the cables 7 are produced on the same semiconductor substrate 11 by means of monolithic integration techniques. A coupling element 4 and one or more diodes 6 which charge it constitute an electronically controllable reactive element.

Avantageusement, ces éléments réactifs identiques sont disposés sur une maille régulière, par exemple rectangulaire ou triangulaire, de pas voisin de

Figure imgb0004
sur un substrat semiconducteur 11.Advantageously, these identical reactive elements are arranged on a regular mesh, for example rectangular or triangular, with a pitch close to
Figure imgb0004
 on a semiconductor substrate 11.

Avantageusement, on utilise la technologie d'intégration sur tranche entière (Wafer Scale Inte- gration ou WSI en terminologie anglo-saxonne). En utilisant des tranches de grande dimension par exemple de quatre ou de cinq pouces (10,16 cm ou 12,7 cm), on arrive, pour égal par exemple 3,2 mm, à réaliser en une seule opération de l'ordre du millier de l'élément réactif. Une telle antenne présente l'avantage d'un coût de revient réduit. De plus, il serait quasi impossible de réaliser, pour de telles longueurs d'onde, des antennes à balayage électronique par des techniques classiques.Advantageously, the integration technology is used on a whole slice (Wafer Scale Integration or WSI in English terminology). By using large slices, for example four or five inches (10.16 cm or 12.7 cm), we arrive, for example equal to 3.2 mm, to be produced in a single operation of the order of thousand of the reactive element. Such an antenna has the advantage of a reduced cost price. In addition, it would be almost impossible to produce, for such wavelengths, electronically scanned antennas by conventional techniques.

D'une part, les dimensions de la puce porteuse de la diode sont de l'ordre de 0,5 mm, ce qui pour un substrat de permitivité de l'ordre de 12 correspond à la moitié de la longueur d'onde pour une fréquence de 100 GHz. Ainsi la puce porteuse de la diode 6 est par elle-même un élément non négligeable du circuit. Les dispersions de fabrication de cette puce et de son cablâge peuvent rendre impossible la réalisation d'une antenne par des techniques autres que des techniques d'intégration monolithique.On the one hand, the dimensions of the diode carrier chip are of the order of 0.5 mm, which for a permeability substrate of the order of 12 corresponds to half the wavelength for a frequency of 100 GHz. Thus the chip carrying the diode 6 is by itself a significant element of the circuit. The manufacturing dispersions of this chip and its wiring can make it impossible to produce an antenna by techniques other than monolithic integration techniques.

D'autre part les puces porteuses de la diode 6 sont trop grosses pour un circuit périodique dont la maille est d'environ 1,5 mm et qui dans certain cas comporte une pluralité de diodes.On the other hand, the chips carrying the diode 6 are too large for a periodic circuit whose mesh is approximately 1.5 mm and which in certain cases comprises a plurality of diodes.

Avantageusement, on utilise la technologie Planar pour la réalisation du réseau selon l'invention.Advantageously, Planar technology is used for the realization of the network according to the invention.

La face du substrat 11 opposée aux éléments de couplage 4 et aux métallisations d'alimentation comporte un plan de masse 12.The face of the substrate 11 opposite the coupling elements 4 and the supply metallizations comprises a ground plane 12.

Avantageusement, jouant le rôle de réflecteur 2 de la figure 2, le plan de masse 12 assure la tenue mécanique et le refroidissement du réseau selon l'invention. Si l'épaisseur e du substrat 11 est trop faible, par exemple pour des fréquences inférieures à 35 GHz, on intercale un diélectrique entre le plan de masse 12 et le substrat 11. Cette solution est illustrée sur la figure 5.Advantageously, playing the role of reflector 2 in FIG. 2, the ground plane 12 ensures the mechanical strength and the cooling of the network according to the invention. If the thickness e of the substrate 11 is too small, for example for frequencies below 35 GHz, a dielectric is interposed between the ground plane 12 and the substrate 11. This solution is illustrated in FIG. 5.

Sur la figure 5, on peut voir une partie d'un réseau réflecteur à contrôle de phases obtenu par la diffusion des diodes 6 dans un substrat semiconducteur 11 et métallisation de ce substrat en vue de l'obtention des éléments de couplage ainsi que des lignes d'alimentation des diodes 6. Le substrat semiconducteur 11 est rendu solidaire d'un diélectrique 120, par exemple d'un diélectrique à faible perte. Le diélectrique 120 est par exemple en polytétrafluorure d'éthylène (PTFE) ou un matériau composite adapté à la longueur d'onde. Le diélectrique 120 est rendu solidaire d'une plaque métallique 12 parallèle aux métallisations du substrat 11. La distance e entre les métallisations du substrat semiconducteur 11 et la plaque 12 est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde pondérée sur les deux diélectriques.In FIG. 5, one can see a part of a reflective grating with phase control obtained by the diffusion of the diodes 6 in a semiconductor substrate 11 and metallization of this substrate in order to obtain the coupling elements as well as the lines supplying the diodes 6. The semiconductor substrate 11 is made integral with a dielectric 120, for example a low loss dielectric. The dielectric 120 is for example made of polyethylene tetrafluoride (PTFE) or a composite material adapted to the wavelength. The dielectric 120 is made integral with a metal plate 12 parallel to the metallizations of the substrate 11. The distance e between the metallizations of the semiconductor substrate 11 and the plate 12 is substantially equal to a quarter of the weighted wavelength on the two dielectrics.

Le dispositif de la figure 5 est particulièrement bien adapté aux basses et aux moyennes fréquences.The device of Figure 5 is particularly well suited to low and medium frequencies.

Il faut remarquer que le coût de revient du système n'est que faiblement influencé par le nombre de diodes utilisées ou la complexité des dessins des métallisations réalisées.It should be noted that the cost price of the system is only slightly influenced by the number of diodes used or the complexity of the drawings of the metallizations produced.

Divers exemples de réalisation sont donnés par les figures 6 à 10.Various exemplary embodiments are given in FIGS. 6 to 10.

Sur la figure 6, on peut voir un premier exemple de réalisation d'un circuit périodique permettant le contrôle de phases. Le dispositif de la figure 6 comporte trois bandes métallisées 70. La bande 70 du milieu et l'une des bandes 70 externes, par exemple la bande 70 supérieure comporte en vis-à-vis des avancées 71 rectangulaires. Les avancées 71 en vis-à-vis des deux bandes 70 sont reliées par une diode 6. A la verticale des diodes 6 reliant la bande métallisée 70 supérieure à la bande métallisée 70 centrale se trouve une diode 6 reliant la bande métallisée 70 inférieure à la bande métallisée 70 centrale.In Figure 6, we can see a first embodiment of a periodic circuit for phase control. The device of FIG. 6 comprises three metallized strips 70. The strip 70 in the middle and one of the external strips 70, for example the upper strip 70 comprises opposite rectangular projections 71. The projections 71 facing the two strips 70 are connected by a diode 6. Above the diodes 6 connecting the metallized strip 70 above the central metallized strip 70 is a diode 6 connecting the metallized strip 70 below the central metallic strip 70.

Avantageusement, à au moins l'une des extrémités les bandes 70 successives sont reliées entre elles par des condensateurs 52.Advantageously, at least one of the extremes mites the successive bands 70 are connected together by capacitors 52.

Dans un exemple de réalisation, du dispositif selon l'invention la bande métallisée 70 centrale est reliée à la masse 8, les bandes métallisées 70 supérieures et inférieures étant reliées à deux générateurs 9. Les générateurs 9 sont capables de délivrer par exemple des tensions comprises entre + 1V et - 20V. Les tensions d'alimentation dépendent des diodes 6 utilisées.In an exemplary embodiment, of the device according to the invention the central metallized strip 70 is connected to ground 8, the upper and lower metallized strips 70 being connected to two generators 9. The generators 9 are capable of delivering, for example, voltages included between + 1V and - 20V. The supply voltages depend on the diodes 6 used.

Sur la figure 7, on peut voir une coupe selon CC' du dispositif illustré sur la figure 6 dans le cadre d'une technologie Planar. Les diodes 6 sont directement diffusées de la tranche semiconducteur 110. Le semiconducteur est par exemple du silicium.In Figure 7, we can see a section along CC 'of the device illustrated in Figure 6 as part of a Planar technology. The diodes 6 are directly diffused from the semiconductor wafer 110. The semiconductor is for example silicon.

Avantageusement, le plan de masse 12 a une épaisseur suffisante pour assurer la tenue mécanique et le refroidissement du réseau selon l'invention. Les bandes métallisées 70 sont réalisées par dépôt par exemple d'une couche d'aluminium ou de cuivre. Avantageusement, lesdites métallisations 70 sont recouvertes par une couche d'or assurant la protection contre la corrosion.Advantageously, the ground plane 12 has a thickness sufficient to ensure the mechanical strength and the cooling of the network according to the invention. The metallized strips 70 are produced by depositing, for example, a layer of aluminum or copper. Advantageously, said metallizations 70 are covered by a layer of gold ensuring protection against corrosion.

Avantageusement, les bandes 70 sont réalisées par dépôt d'une couche d'or.Advantageously, the bands 70 are produced by depositing a layer of gold.

Sur la figure 8, on peut voir un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention comportant trois diodes 6 par maille de circuits périodiques. La période B du réseau est sensiblement égale à λ2 . Les bandes métallisées 70 inférieures et centrales sont des rubans rectilignes. La bande 70 supérieure comporte des encoches 73 rectangulaires portant en leur centre des avancées rectilignes 74. Les extrémités des avancées 74 de la bande supérieure 70 portent les diodes 6 reliant la bande métallisée 70 supérieure à la bande métallisée 70 centrale. La bande métallisée 70 inférieure est reliée à la bande métallisée 70 centrale par des diodes 6 régulièrement espacées, deux diodes 6 successives étant distantes s . Ainsi chaque maille comportant trois diodes 6 il est possible d'obtenir quatre états de couplage différent :

  • - toutes les diodes au repos ;
  • - la diode 6 reliant la bande métallisée 70 à la bande métallisée 70 centrale polarisée en inverse, les diodes 6 reliant la bande métallisée 70 inférieure à la bande métallisée 70 centrale au repos ;
  • - la diode 6 reliant la bande métallisée 70 supérieure à la bande métallisée 70 centrale au repos et les deux diodes 6 reliant la bande métallisée 70 inférieure à la bande métallisée 70 centrale polarisée en inverse ;
  • - toutes les diodes polarisées en inverse.
In FIG. 8, an exemplary embodiment of the device according to the invention can be seen comprising three diodes 6 per mesh of periodic circuits. The period B of the network is substantially equal to λ 2 . The lower and central metallized bands 70 are straight ribbons. The upper strip 70 comprises rectangular notches 73 carrying in their center rectilinear projections 74. The ends of the projections 74 of the upper strip 70 carry the diodes 6 connecting the metallized strip 70 above to the central metallized strip 70. The lower metallized strip 70 is connected to the central metallized strip 70 by regularly spaced diodes 6, two successive diodes 6 being distant s. Thus each mesh comprising three diodes 6 it is possible to obtain four different coupling states:
  • - all diodes at rest;
  • - the diode 6 connecting the metallized strip 70 to the central metallized strip 70 polarized in reverse, the diodes 6 connecting the metallized strip 70 lower than the metallized strip 70 central at rest;
  • the diode 6 connecting the metallized strip 70 above the central metallized strip 70 at rest and the two diodes 6 connecting the metallized strip 70 below the reverse metallized central strip 70;
  • - all diodes reverse biased.

Dans une variante de réalisation non représentée on remplace dans chaque maille les deux diodes 6 reliant la bande métallisée 70 inférieure à la bande métallisée 70 centrale par une diode 6 unique dont la capacité est égale, par exemple, à la somme des capacités des diodes 6 qu'elle remplace. Pour obtenir quatre états, il est impératif que la capacité totale, dans chaque maille, reliant la bande métallisée 70 inférieure à la bande métallisée 70 centrale soit différente de la capacité de la diode 6 reliant la bande métallisée 70 supérieure à la bande métallisée 70 centrale.In an alternative embodiment not shown, the two diodes 6 connecting the metallized strip 70 below the central metallized strip 70 are replaced in each mesh by a single diode 6, the capacity of which is equal, for example, to the sum of the capacities of the diodes 6 that it replaces. To obtain four states, it is imperative that the total capacity, in each mesh, connecting the metallized strip 70 lower than the central metallized strip 70 is different from the capacity of the diode 6 connecting the metallized strip 70 higher than the central metallized strip 70 .

Bien entendu le sens de polarisation des diodes peut être inversé dans la mesure ou on inverse aussi les tensions d'alimentation. Dans ce cas, par exemple les bandes métallisées 70 inférieures et supérieures sont reliées à la masse, la bande métallisée 70 centrale étant reliée à un générateur de tension susceptible de délivrer des tensions comprises entre + 1 V et - 20V.Of course the direction of polarization of the diodes can be reversed as long as the supply voltages are also reversed. In this case, for example the lower and upper metallized strips 70 are connected to ground, the central metallized strip 70 being connected to a voltage generator capable of delivering voltages between + 1 V and - 20V.

Sur la figure 9, on peut voir un exemple de réalisation du circuit périodique selon l'invention comportant six diodes par maille B du réseau sensiblement égales à

Figure imgb0005
, ce qui permet d'obtenir quatre états distincts.In FIG. 9, one can see an embodiment of the periodic circuit according to the invention comprising six diodes per mesh B of the network substantially equal to
Figure imgb0005
 , which provides four separate states.

Dans l'exemple illustré sur la figure 9 les circuits périodiques comportent quatre bandes métallisées 70 constituées par des rubans rectilignes, référencés de haut en bas D E F G. Le ruban métallisé 70D est relié au ruban métallisé 70E par des diodes 6 régulièrement espacées, deux diodes 6 successives étant distantes de % . La bande métallisée 70G est reliée à la bande métallisée 70F par des diodes 6 régulièrement espacées, des diodes successives 6 étant distantes de g . Les bandes métallisées 70 E et F sont reliées à la masse. Les bandes métallisées 70 D et G sont reliées à des générateurs de tension susceptibles par exemple de délivrer des tensions comprises entre + 1 V et - 20V.In the example illustrated in FIG. 9, the periodic circuits include four metallized strips 70 constituted by rectilinear tapes, referenced from top to bottom DEF G. The metallized tape 70D is connected to the metallized tape 70E by regularly spaced diodes 6, two diodes 6 successive being distant from%. The metallized strip 70G is connected to the metallized strip 70F by regularly spaced diodes 6, successive diodes 6 being spaced apart by g. The metallized bands 70 E and F are connected to ground. The metallized strips 70 D and G are connected to voltage generators capable, for example, of delivering voltages between + 1 V and - 20V.

Sur la figure 10, on peut voir un exemple de réalisation des réseaux périodiques selon l'invention comportant cinq diodes 6 par maille B sensiblement égales à 'z . Les circuits périodiques comportent cinq bandes métalliques 70 référencées de haut en bas H 1 J K L. La bande métallisée 70H et la bande métallisée 701 sont munies en vis-à-vis d'avancées 71. Les avancées 71 sont espacées de

Figure imgb0006
. La bande métallisée 701 est reliée à la bande métallisée 70H par des diodes 6 reliant les avancées 71 desdites bandes. Les bandes métallisées 70J et K sont des rubans rectilignes. La bande métallisée 70J est reliée à la bande métallisée 70K par des diodes 6 régulièrement espacées, deux diodes 6 successives étant distantes de % . La bande métallisée 70L comporte des encoches 73 au milieu desquelles est disposée une avancée 74. Les avancées 74 sont régulièrement réparties, deux avancées successives 74 étant distantes deIn FIG. 10, one can see an exemplary embodiment of the periodic networks according to the invention comprising five diodes 6 per mesh B substantially equal to 'z. The periodic circuits comprise five metal bands 70 referenced from top to bottom H 1 JK L. The metallized band 70H and the metallized band 701 are provided opposite projections 71. The projections 71 are spaced
Figure imgb0006
 . The metallized strip 701 is connected to the metallized strip 70H by diodes 6 connecting the projections 71 of said strips. The metallic bands 70J and K are straight ribbons. The metallized strip 70J is connected to the metallized strip 70K by regularly spaced diodes 6, two successive diodes 6 being distant by%. The metallized strip 70L comprises notches 73 in the middle of which an projection 74 is arranged. The projections 74 are regularly distributed, two successive projections 74 being spaced from

Avantageusement, les diodes reliant les bandes métallisées 70J à la bande métallisée 70K et les diodes reliant les bandes métallisées 70L à la bande métallisée 70K sont aux mêmes abscisses. De même, une avancée 74 sur deux et a la même abscisse que les avancées 71.Advantageously, the diodes connecting the ban metallized 70J to the metallized strip 70K and the diodes connecting the metallized strips 70L to the metallized strip 70K are on the same abscissa. Likewise, an advance 74 on two and has the same abscissa as the advances 71.

Le couplage avec les ondes électromagnétiques incidentes pour ces trois ensembles de diodes étant différent on obtient 23 = 8 états différents.The coupling with the incident electromagnetic waves for these three sets of diodes being different, 2 3 = 8 different states are obtained.

Avantageusement, pour minimiser les erreurs de quantification de phase les états de couplage différent doivent être le plus régulièrement possible espacé sur 360..Advantageously, to minimize the phase quantization errors, the different coupling states must be spaced out over 360 as regularly as possible.

Dans une réalisation du dispositif selon l'invention, utilisant la technologie d'intégration monolithique, le prix de revient n'est que faiblement influencé par la géométrie des bandes 70 et le nombre de diodes 6 utilisées.In one embodiment of the device according to the invention, using the monolithic integration technology, the cost price is only slightly influenced by the geometry of the strips 70 and the number of diodes 6 used.

Il est bien évident qu'il est possible de remplacer une pluralité des diodes PIN commandables individuellement par une diode à capacité variable continuement. Dans un tel cas, il est possible d'obtenir une infinité d'états nécessaires au balayage électronique.It is quite obvious that it is possible to replace a plurality of the individually controllable PIN diodes with a continuously variable diode. In such a case, it is possible to obtain an infinity of states necessary for electronic scanning.

Sur la figure 11, on peut voir une antenne selon l'invention. L'antenne comporte un réseau 81 à contrôle de phases permettant le balayage électronique dans un plan. Le réseau 81 est illuminé par une source 82 de rayonnement 83. La source 82 de rayonnement est par exemple une source linéaire ou une source ponctuelle focalisée dans un plan. Dans ces cas, le réseau 81 est illuminé par une onde cylindrique. Le réseau à contrôle de phases 81 réfléchit les ondes 83 incidentes par exemple dans des angles compris entre + 45 et - 20. par rapport à la normale 85 au réseau. Dans ce cas, le faisceau d'énergie 84 peut être dirigé par balayage électronique tout en assurant la transformation de l'onde cylindrique 83 en une onde plane 84.In FIG. 11, an antenna according to the invention can be seen. The antenna comprises a phase control array 81 allowing electronic scanning in a plane. The network 81 is illuminated by a source 82 of radiation 83. The source 82 of radiation is for example a linear source or a point source focused in a plane. In these cases, the network 81 is illuminated by a cylindrical wave. The phase control network 81 reflects the incident waves 83 for example at angles between + 45 and - 20 . compared to normal 85 to the network. In this case, the energy beam 84 can be directed by electronic scanning while ensuring the transformation of the cylindrical wave 83 into a plane wave 84.

Sur la figure 12, on peut voir un autre exemple de réalisation d'antenne à balayage électronique, par exemple avec une fréquence de balayage de l'ordre du mégahertz. L'antenne comporte une source ponctuelle 82, un réseau réflecteur 81 et une lentille 86 par exemple diélectrique. Le réseau en plus de ces capacités de balayage électronique dans un plan est découpé en une pluralité de zones par exemple 4, 9 ou 16 alimentées individuellement. Ainsi il permet un balayage tridimen- tionnel avec une faible amplitude dans un plan et avec une amplitude de balayage électronique importante dans le plan qui lui est perpendiculaire. La lentille 86 assure la focalisation du rayonnement 84 issu de l'antenne.In FIG. 12, we can see another embodiment of an antenna with electronic scanning, for example with a scanning frequency of the order of megahertz. The antenna comprises a point source 82, a reflective network 81 and a lens 86, for example dielectric. The network in addition to these capacities for electronic scanning in a plane is divided into a plurality of zones, for example 4, 9 or 16 supplied individually. Thus it allows three-dimensional scanning with a small amplitude in one plane and with a large electronic scanning amplitude in the plane which is perpendicular to it. The lens 86 ensures the focusing of the radiation 84 coming from the antenna.

Sur la figure 13, on peut voir une variante de réalisation du câblage du réseau selon l'invention. Sur les figures 3, 6, 8 et 9 toutes les diodes 6 reliant deux bandes métalliques 70 sont connectées en parallèle.In FIG. 13, an alternative embodiment of the network cabling according to the invention can be seen. In Figures 3, 6, 8 and 9 all the diodes 6 connecting two metal strips 70 are connected in parallel.

Ainsi, un court-circuit provoqué par la défaillance d'une quelconque des diodes 6 reliant deux bandes métalliques 70 met de façon permanente lesdites bandes au même potentiel. Dans un tel cas on perd le contrôle du déphasage introduit par lesdites bandes métalliques 70 sur toute leur longueur. La formation du faisceau d'énergie électromagnétique en est très fortement perturbée. La défaillance d'une diode 6 peut être la conséquence d'un défaut de fabrication. Dans un tel cas il est possible de prévenir le court-circuit en détruisant la diode 6 défaillante par exemple avec un laser. Toutefois il est nécessaire de disposer d'un matériel de test important.Thus, a short circuit caused by the failure of any of the diodes 6 connecting two metal strips 70 permanently puts said strips at the same potential. In such a case, the phase shift introduced by said metal strips 70 is lost over their entire length. The formation of the electromagnetic energy beam is very strongly disturbed. The failure of a diode 6 can be the consequence of a manufacturing defect. In such a case, it is possible to prevent the short circuit by destroying the faulty diode 6, for example with a laser. However, it is necessary to have important test equipment.

Mais la défaillance d'une diode 6 peut aussi apparaître en cours d'utilisation. Dans ce cas, le fonctionnement du dispositif est perturbé jusqu'à l'intervention de maintenance.But the failure of a diode 6 can also appear during use. In this case, the operation of the device is disturbed until the maintenance intervention.

Dans le dispositif selon l'invention illustré par la figure 13 les bandes métalliques 70 sont découpées en une pluralité de segments 77. Les segments 77 sont reliés par des groupes 652 de diodes 6. Chaque groupe de diodes comporte par exemple entre une et six diodes 6 placées en parallèle. Dans l'exemple illustré sur la figure 13 chaque groupe 653 de diodes 6 comporte trois diodes 6. Toutes les diodes 6 appartenant à un même groupe ont la même polarisation.In the device according to the invention illustrated in FIG. 13, the metal strips 70 are cut into a plurality of segments 77. The segments 77 are connected by groups 652 of diodes 6. Each group of diodes comprises for example between one and six diodes 6 placed in parallel. In the example illustrated in FIG. 13, each group 653 of diodes 6 comprises three diodes 6. All the diodes 6 belonging to the same group have the same polarization.

Les groupes de diodes 6 sont mis en série. Il est possible de relier les segments 77 en polarisant les diodes 6 en direct ou de les isoler en polarisant les diodes 6 en inverse. Sur la figure 13 le générateur porte la référence 9 et les moyens de commutation portent la référence 651.Diode groups 6 are connected in series. It is possible to connect the segments 77 by polarizing the diodes 6 directly or to isolate them by polarizing the diodes 6 in reverse. In FIG. 13, the generator bears the reference 9 and the switching means bear the reference 651.

Sur la figure 14, on peut voir le schéma électrique des connexions des diodes 6 de la figure 13. Dans l'exemple illustré par la figure 14, les groupes 652 de trois diodes 6 placées en parallèle, sont connectés en série. Un court-circuit au niveau d'une diode 6 empêche la commande de phases au niveau d'un groupe 652 de diodes 6, mais non de deux bandes métalliques 70. Une absence de continuité électrique au niveau d'une diode 6, par exemple suite à un défaut de fabrication ou à un "claquage" ne perturbe la phase que de façon locale au niveau de deux segments 77. Tous les groupes 652 de diodes 6 sont alimentés par les autres diodes 6 du groupe 652 comportant la diode 6 "claquée".In FIG. 14, one can see the electrical diagram of the connections of the diodes 6 of FIG. 13. In the example illustrated by FIG. 14, the groups 652 of three diodes 6 placed in parallel, are connected in series. A short circuit at a diode 6 prevents phase control at a group 652 of diodes 6, but not of two metal strips 70. An absence of electrical continuity at a diode 6, for example following a manufacturing defect or a "breakdown" only disturbs the phase locally at the level of two segments 77. All the groups 652 of diodes 6 are supplied by the other diodes 6 of group 652 comprising the diode 6 "struck down ".

L'alimentation électrique est réalisée entre les bornes 78 et 79 du circuit périodique.The electrical supply is made between terminals 78 and 79 of the periodic circuit.

Sur la figure 20, on peut voir une variante de réalisation du dispositif de la figure 13 dans laquelle on assure l'équilibrage des tensions inverses aux bornes des groupes 652 des diodes 6 placées en série. L'équilibrage est obtenu, par exemple, en reliant deux segments 77 successifs par des résistances 791 et/ou en reliant les segments 77 successifs appartenant à une même bande métallique 70 par les résistances 781.In FIG. 20, an alternative embodiment of the device in FIG. 13 can be seen in which the reverse voltages are balanced at the terminals of the groups 652 of the diodes 6 placed in series. Balancing is achieved, for example, by connecting two successive segments 77 by resistors 791 and / or by connecting successive segments 77 belonging to the same metal strip 70 by resistors 781.

Les résistances 781 et 791 ont des valeurs élevées pour ne pas perturber le fonctionnement radioélectrique.Resistors 781 and 791 have high values so as not to disturb the radio operation.

Avantageusement, les résistances 781 et/ou 791 sont obtenues par métallisation. Par exemple, on effectue un dépôt d'alliage résistif de nickel chrome.Advantageously, the resistors 781 and / or 791 are obtained by metallization. For example, a resistive alloy of nickel chromium is deposited.

Dans une variante de réalisation les résistances 781 sont déposées dans le prolongement des segments 77. Les résistances 791 sont, par exemple des rubans de faible épaisseur.In an alternative embodiment, the resistors 781 are deposited in the extension of the segments 77. The resistors 791 are, for example thin strips.

Sur la figure 21, on peut voir le schéma électrique des connexions des diodes 6 et des résistances 781 et 791 de la figure 20.In FIG. 21, we can see the electrical diagram of the connections of the diodes 6 and of the resistors 781 and 791 of FIG. 20.

Le premier groupe 652 de diodes 6 en partant de la borne 78 illustre la variante de réalisation comportant uniquement des résistances 791 reliant deux segments 77 successifs.The first group 652 of diodes 6 starting from terminal 78 illustrates the alternative embodiment comprising only resistors 791 connecting two successive segments 77.

Les deuxième et troisième groupes 652 des diodes 6 illustrent la variante de réalisation comportant des résistances 791 reliant deux segments 77 successifs et des résistances 781 reliant deux segments 77 successifs appartenant à une même bande métallique 70.The second and third groups 652 of the diodes 6 illustrate the alternative embodiment comprising resistors 791 connecting two successive segments 77 and resistors 781 connecting two successive segments 77 belonging to the same metal strip 70.

Les quatrième et cinquième groupes 652 des diodes 6 illustrent la variante de réalisation comportant uniquement des résistances 781 reliant deux segments 77 successifs appartenant à une même bande métallique 70.The fourth and fifth groups 652 of the diodes 6 illustrate the alternative embodiment comprising only resistors 781 connecting two successive segments 77 belonging to the same metal strip 70.

Sur la figure 15, on peut voir une antenne selon l'invention particulièrement bien adaptée à la poursuite. L'antenne comporte une source de rayonnement 82, un réseau réflecteur auxiliaire 81 et un miroir principal 86.In Figure 15, we can see an antenna according to the invention particularly well suited to tracking. The antenna includes a radiation source 82, an auxiliary reflector network 81 and a main mirror 86.

La source de rayonnement 82 est par exemple un cornet.The radiation source 82 is for example a horn.

Le réseau réflecteur auxiliaire 81 est un réseau réflecteur à contrôle de phases selon l'invention.The auxiliary reflective network 81 is a reflective phase control network according to the invention.

Avantageusement, le réseau 81 permet le balayage électronique dans les deux plans.Advantageously, the network 81 allows electronic scanning in the two planes.

Le miroir principal est par exemple un paraboloïde de foyer F.The main mirror is for example a focal point dish F.

La déflection du faisceau d'énergie électromagnétique par le réseau 81 provoque un déplacement du foyer F ou un déplacement du centre équivalent de la source 82 par exemple en Fi ou en F2. Le déplacement périodique du foyer F permet en effectuant un balayage (scanning en terminologie anglo-saxonne) d'assurer la poursuite de la cible.The deflection of the electromagnetic energy beam by the network 81 causes a displacement of the focal point F or a displacement of the equivalent center of the source 82 for example in F i or in F 2 . Periodic displacement of the focal point F makes it possible to carry out a target by scanning (scanning in English terminology).

Avantageusement, comme illustré sur la figure 19, le foyer est déplacé entre quatre positions Fi, F2, F3, F4, équidistantes de F, les points Fi et F2 d'une part et les points F3 et F4 d'autre part étant alignés sur des droites orthogonales d'intersection F.Advantageously, as illustrated in FIG. 19, the focus is moved between four positions Fi, F 2 , F 3 , F 4 , equidistant from F, the points Fi and F 2 on the one hand and the points F 3 and F4 of on the other hand being aligned on orthogonal lines of intersection F.

Avantageusement, on effectue une permutation circulaire des déplacements du foyer F par exemple Fi, F4, F2, F3, Fi, ... Il est bien entendu, que l'utilisation d'un nombre de positions Fi différent, par exemple 8, 16 ou 32 ne sort pas du cadre de la présente invention. Les points F sont par exemple répartis régulièrement sur un cercle de centre F.Advantageously, a circular permutation of the displacements of the focus F is carried out, for example Fi, F 4 , F 2 , F 3 , Fi, ... It is understood that the use of a different number of positions F i , for example 8, 16 or 32 does not depart from the scope of the present invention. The points F are for example distributed regularly over a circle with center F.

Sur la figure 16, on peut voir un premier exemple de réalisation du réseau 81 à contrôle de phases de la figure 15. Le réseau 81 comporte des cellules 131 périodiquement réparties sur sa surface. La phase de chaque cellule 131 est contrôlable individuellement. Les cellules 131 sont par exemple triangulaires, carrées ou hexagonales.In FIG. 16, one can see a first embodiment of the network 81 with phase control of FIG. 15. The network 81 comprises cells 131 periodically distributed over its surface. The phase of each cell 131 is individually controllable. The cells 131 are for example triangular, square or hexagonal.

Un balayage conique de précision moyenne peut être obtenu avec un petit nombre de cellules 131, par exemple 64 (8x8). Une augmentation de la précision du balayage sera obtenue par une augmentation du nombre de cellules 131.A medium precision conical scan can be obtained with a small number of cells 131, for example 64 (8x8). An increase in the scanning precision will be obtained by an increase in the number of cells 131.

Sur les figures 17 et 18, on peut voir un second et un troisième exemples de réalisation du réseau 81.In FIGS. 17 and 18, a second and a third embodiment of the network 81 can be seen.

Les réseaux 81 des figures 17 et 18 sont particulièrement bien adaptés au balayage conique utilisant quatre positions Fi, F2, F3 et F4 du foyer F illustré par la figure 19. Le réseau 81 de la figure 17 a une forme en croix.The networks 81 in FIGS. 17 and 18 are particularly well suited to conical scanning using four positions Fi, F 2 , F 3 and F4 of the focal point F illustrated in FIG. 19. The network 81 in FIG. 17 has a cross shape.

Le réseau 81 de la figure 17 comporte quatre cellules centrales 136 à 139, quatre cellules intermédiaires 133, 135, 140 et 142 ainsi que quatre cellules périphériques 132, 134, 141 et 143. Les cellules 136 à 139 sont carrées.The network 81 of FIG. 17 comprises four central cells 136 to 139, four intermediate cells 133, 135, 140 and 142 as well as four peripheral cells 132, 134, 141 and 143. Cells 136 to 139 are square.

Les cellules 132, 133, 134, 135, 140, 141, 142 et 143 sont rectangulaires ; la surface de chacune de ces cellules correspond à celle de deux cellules carrées justaposées.Cells 132, 133, 134, 135, 140, 141, 142 and 143 are rectangular; the surface of each of these cells corresponds to that of two square cells just next to each other.

Pour déplacer la foyer F du miroir principal 86 de la figure 15 en F3 :

  • - les cellules 134, 135, 140 et 141 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 132 induit un déphasage de φ ;
  • - la cellule 133 induit un déphasage de
    Figure imgb0007
     ;
  • - les cellules 136 et 138 induisent un déphasage de g ;
  • - les cellules 137 et 139 induisent un déphasage de-
    Figure imgb0008
    ;
  • - la cellule 142 induit un déphasage de
    Figure imgb0009
     ;
  • - la cellule 143 induit un déphasage de - φ .
To move the focal point F of the main mirror 86 of FIG. 15 to F 3 :
  • - cells 134, 135, 140 and 141 do not induce phase shift;
  • - cell 132 induces a phase shift of φ;
  • - cell 133 induces a phase shift of
    Figure imgb0007
     ;
  • - cells 136 and 138 induce a phase shift of g;
  • - cells 137 and 139 induce a phase shift by-
    Figure imgb0008
     ;
  • - cell 142 induces a phase shift of
    Figure imgb0009
     ;
  • - cell 143 induces a phase shift of - φ.

Pour déplacer le foyer F du miroir principal 86 de la figure 15 en Fi :

  • - les cellules 132, 133, 142, 143 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 134 induit un déphasage de φ ;
  • - la cellule 135 induit un déphasage de
    Figure imgb0010
     ;
  • - les cellules 136 et 137 induisent un déphasage de
    Figure imgb0011
     ;
  • - les cellules 138 et 139 induisent un déphasage de
    Figure imgb0012
     ;
  • - la cellule 140 induit un déphasage de
    Figure imgb0013
     ;
  • - la cellule 141 induit un déphasage de - φ .
To move the focal point F of the main mirror 86 of FIG. 15 to Fi:
  • - cells 132, 133, 142, 143 do not induce phase shift;
  • - cell 134 induces a phase shift of φ;
  • - cell 135 induces a phase shift of
    Figure imgb0010
     ;
  • - cells 136 and 137 induce a phase shift of
    Figure imgb0011
     ;
  • - cells 138 and 139 induce a phase shift of
    Figure imgb0012
     ;
  • - cell 140 induces a phase shift of
    Figure imgb0013
     ;
  • - cell 141 induces a phase shift of - φ.

Pour déplacer le foyer F du miroir principal 86 de la figure 15 en F4 :

  • - les cellules 134, 135, 140 et 141 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 143 induit un déphasage de φ ;
  • - la cellule 142 induit un déphasage de
    Figure imgb0014
     ;
  • - les cellules 137 et 139 induisent un déphasage de
    Figure imgb0015
     ;
  • - les cellules 136 et 138 induisent un déphasage de
    Figure imgb0016
     ;
  • - la cellule 133 induit un déphasage de - 3φ5 ;
  • - la cellule 132 induit un déphasage de - φ .
To move the focal point F of the main mirror 86 of FIG. 15 to F 4 :
  • - cells 134, 135, 140 and 141 do not induce phase shift;
  • - cell 143 induces a phase shift of φ;
  • - cell 142 induces a phase shift of
    Figure imgb0014
     ;
  • - cells 137 and 139 induce a phase shift of
    Figure imgb0015
     ;
  • - cells 136 and 138 induce a phase shift of
    Figure imgb0016
     ;
  • - cell 133 induces a phase shift of - 3φ 5 ;
  • - cell 132 induces a phase shift of - φ.

Pour déplacer le foyer F du miroir principal 86 de la figure 15 en F2 :

  • - les cellules 132, 133, 142 et 143 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 141 induit un déphasage de φ ;
  • - la cellule 140 induit un déphasage de
    Figure imgb0017
     ;
  • - les cellules 138 et 139 induisent un déphasage de
    Figure imgb0018
     ;
  • - les cellules 136 et 137 induisent un déphasage de
    Figure imgb0019
     ;
  • - la cellule 135 induit un déphasage de - 3φ5 ;
  • - la cellule 134 induit un déphasage de - φ .
To move the focal point F of the main mirror 86 of FIG. 15 to F 2 :
  • - cells 132, 133, 142 and 143 do not induce phase shift;
  • - cell 141 induces a phase shift of φ;
  • - cell 140 induces a phase shift of
    Figure imgb0017
     ;
  • - cells 138 and 139 induce a phase shift of
    Figure imgb0018
     ;
  • - cells 136 and 137 induce a phase shift of
    Figure imgb0019
     ;
  • - cell 135 induces a phase shift of - 3φ 5 ;
  • - cell 134 induces a phase shift of - φ.

Sur la figure 18, on peut voir un réseau 81 carré. Le réseau 81 comporte quatre cellules carrées centrales 136 à 139 et quatre cellules trape- zoïdales périphériques 132, 134, 141 et 143.In Figure 18, we can see a square network 81. The network 81 comprises four central square cells 136 to 139 and four peripheral trapezoid cells 132, 134, 141 and 143.

Pour déplacer le foyer F du miroir principal 86 de la figure 15 en F3 :

  • - les cellules 134 et 141 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 132 induit un déphasage de φ;
  • - les cellules 136 et 138 induisent un déphasage de ü ;
  • - les cellules 137 et 139 induisent un déphasage de
    Figure imgb0020
     ;
  • - la cellule 143 induit un déphasage de - φ .
To move the focal point F of the main mirror 86 of FIG. 15 to F 3 :
  • - cells 134 and 141 do not induce phase shift;
  • - cell 132 induces a phase shift of φ;
  • - cells 136 and 138 induce a phase shift of ü;
  • - cells 137 and 139 induce a phase shift of
    Figure imgb0020
     ;
  • - cell 143 induces a phase shift of - φ.

Pour déplacer le foyer F du miroir principal 86 de la figure 15 en Fi :

  • - les cellules 132 et 143 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 134 induit un déphasage de ϕ ;
  • - les cellules 136 et 137 induisent un déphasage de
    Figure imgb0021
     ;
  • - les cellules 138 et 139 induisent un déphasage de
    Figure imgb0022
     ;
  • - la cellule 141 induit un déphasage de - 4) .
To move the focal point F of the main mirror 86 of FIG. 15 to Fi:
  • - cells 132 and 143 do not induce phase shift;
  • - cell 134 induces a phase shift of ϕ;
  • - cells 136 and 137 induce a phase shift of
    Figure imgb0021
     ;
  • - cells 138 and 139 induce a phase shift of
    Figure imgb0022
     ;
  • - cell 141 induces a phase shift of - 4 ).

Pour déplacer le foyer du miroir principal 86 de la figure 15 en F4 :

  • - les cellules 134 et 141 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 143 induit un déphasage de φ ;
  • - les cellules 137 et 139 induisent un déphasage de
  • - les cellules 136 et 138 induisent un déphasage de
    Figure imgb0023
     ;
  • - la cellule 132 induit un déphasage de φ .
To move the focal point of the main mirror 86 in Figure 15 at F 4 :
  • - cells 134 and 141 do not induce phase shift;
  • - cell 143 induces a phase shift of φ;
  • - cells 137 and 139 induce a phase shift of
  • - cells 136 and 138 induce a phase shift of
    Figure imgb0023
     ;
  • - cell 132 induces a phase shift of φ.

Pour déplacer le foyer F du miroir principal 86 de la figure 15 en F2 :

  • - les cellules 132 et 143 n'induisent pas de déphasage ;
  • - la cellule 141 induit un déphasage de φ ;
  • - les cellules 138 et 139 induisent un déphasage de
    Figure imgb0024
     ;
  • - les cellules 136 et 137 induisent un déphasage de
    Figure imgb0025
     ;
  • - la cellule 134 induit un déphasage de - φ .
To move the focal point F of the main mirror 86 of FIG. 15 to F 2 :
  • - cells 132 and 143 do not induce phase shift;
  • - cell 141 induces a phase shift of φ;
  • - cells 138 and 139 induce a phase shift of
    Figure imgb0024
     ;
  • - cells 136 and 137 induce a phase shift of
    Figure imgb0025
     ;
  • - cell 134 induces a phase shift of - φ.

L'invention s'applique principalement à la réalisation d'antennes à balayage électronique notamment en ondes millimétriques.The invention mainly applies to the production of electronic scanning antennas, in particular in millimeter waves.

L'invention s'applique principalement à la réalisation d'antennes comportant des réseaux réflecteurs en contrôle de phases.The invention mainly applies to the production of antennas comprising reflective arrays in phase control.

L'invention s'applique aussi à la réalisation de panneaux en modulation de phases pour balises répondeuses dans des systèmes radars coopératifs ou des systèmes de localisation.The invention also applies to the production of phase modulation panels for responder beacons in cooperative radar systems or localization systems.

Claims (16)

1. A device intended to intercept an incident electromagnetic wave and to deflect this electromagnetic wave into a desired direction, this device comprising
- conductor means defining a mass plane (12),
- an array of dipoles (4) aligned in rows and columns in front of this mass plane, each dipole comprising two rods,
- a plurality of junction diodes (6), with at least one of these diodes being branched between two rods of each individual dipole,
- and biasing means connected to each one of the diodes and comprising a voltage source (9) and conductors (7, 70) intended to apply selectively to each respective diode a biasing voltage which controls individually the reactive impedance of the diode between a short circuit value and a value which is tuned to the incident electromagnetic wave, in such a way that the portion of the electromagnetic wave deflected by the dipole associated to this diode is controlled between a maximum and a minimum value, the portion of the incident electromagnetic wave which has not been deflected by the dipole being transmitted to the mass plane and then deflected by the latter, the portion deflected by the dipole and the portion deflected by the mass plane being combined to become an electromagnetic wave which locally presents a variable controlled phase shift in accordance with the relative ratio of said respective deflected portions,
characterized in that
- the device comprises a semiconductor substrate (11) having a front surface and a rear surface supported by said mass plane (12),
- and said dipoles (4) and conductors (7, 70) of the biasing means are derived from a common metallization which is shaped into a plurality of parallel conducting strips which are common to a plurality of dipoles disposed on the front surface of the semiconductor substrate, one of the two rods of each dipole being defined by one of the strips and the other rod by an adjacent strip, said diode disposed between the rods of each individual dipole being mounted between the two conducting strips defining the two rods of the dipoles.
2. The device of claim 1, in which the junction diodes are PIN diodes created in localized zones of type p and type n in the semiconductor substrate.
3. The device of claim 1 in which the conductor means defining the mass plane (12) are applied against the rear surface of the semiconductor substrate (11).
4. The device of claim 1 in which a dielectric material (120) is disposed between the rear surface of the semiconductor substrate (11) and the conducting means defining the mass plane (12).
5. The device of claim 1, in which, the number of diodes exceeding that of the dipoles, the diodes others than said diode disposed between the rods of each individual dipole are arranged between one of the conducting strips defining the two rods of the dipoles, and an additional conducting strip allowing to bias separately groups of diodes.
6. The device of claim 1, in which each conducting strip is subdivided into individual segments (77), the segments of adjacent pairs of said strips being coupled in series by diodes (6).
7. The device of claim 1, in which each conducting strip is divided into individual strips (77), the segments of adjacent pairs of said strips being interconnected by groups (652) of parallel diodes (6).
8. The device of claim 1, in which each conducting strip is divided into individual segments (77), the segments of adjacent pairs of said strips being interconnected by resistor means (781) deposited on the front surface of the semiconductor substrate.
9. An antenna comprising a primary transmitter source (82) and active reflector means, characterized in that said active reflector means comprise a device according to one of claims 1 to 8.
10. The antenna of claim 9, in which said active reflector means are constituted by an active reflector (81) interposed in the path of radiation issued by said source in order to change the direction of this radiation.
11. The antenna of claim 10, further comprising a dielectric lens for focussing said radiation.
12. The antenna of claim 9, in which said active reflector means are constituted by a main mirror (86) and an auxiliary phase-controlled reflector array (81) which allows the position of the focus of the main mirror to be controlled.
13. The antenna of claim 12, in which said biasing means (7, 9) are capable of biasing the diodes in order to displace said focus along a circular path.
14. A method of realising a device according to one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises the following steps:
(a) preparation of a substrate of semiconductor material,
(b) diffusion of the junction diodes into this substrate,
(c) coating said substrate with a metallization,
(d) etching said metallization in order to obtain a plurality of conducting strips according to a configuration including simultaneously an array of dipoles aligned in rows and columns and a set of biasing conductors for the diodes diffused into the substrate, these diodes being located between pairs of conducting strips from which the two rods of each respective dipole are made.
15. The method of claim 14, further comprising a step of forming a dielectric layer (120) interposed between the semiconductor material and the mass plane.
16. The method of claim 14, further comprising a step of depositing resistors (781) on the front surface of the semiconductor material, these resistors interconnecting pairs of adjacent segments (77) of said biasing conductors.
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