[go: up one dir, main page]

ES2834448T3 - Aiming and deflection system for a microwave beam - Google Patents

Aiming and deflection system for a microwave beam Download PDF

Info

Publication number
ES2834448T3
ES2834448T3 ES17720058T ES17720058T ES2834448T3 ES 2834448 T3 ES2834448 T3 ES 2834448T3 ES 17720058 T ES17720058 T ES 17720058T ES 17720058 T ES17720058 T ES 17720058T ES 2834448 T3 ES2834448 T3 ES 2834448T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
axis
rotation mechanism
diffractive
controllable
component
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.)
Active
Application number
ES17720058T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Romain Czarny
Guillaume Lesueur
Mane-Si Laure Lee-Bouhours
Thomas Merlet
Jean-François Allaeys
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
Thales 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 Thales SA filed Critical Thales SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2834448T3 publication Critical patent/ES2834448T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/12Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/02Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/23Combinations of reflecting surfaces with refracting or diffracting devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/12Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • H01Q3/14Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying the relative position of primary active element and a refracting or diffracting device

Landscapes

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

Abstract

Sistema de desviación controlable de un haz de microondas incidente con una longitud de onda de entre 1 mm y 1 m, que comprende: - un dispositivo de formación dispuesto a lo largo de un eje óptico y configurado para colimar dicho haz en modo de emisión o enfocar dicho haz en modo de recepción, - un primer dispositivo para desviar un haz de microondas incidente que comprende un primer componente dieléctrico difractivo (C1) con microestructuras de sublongitud de onda dispuestas de manera que formen un material artificial que presenta una variación periódica del índice de refracción efectivo, denominado primer componente dieléctrico difractivo, estando este primer componente dieléctrico difractivo asociado a un primer mecanismo de rotación (R1) sobre un primer eje controlable (Ω1), caracterizado porque comprende aguas arriba del primer dispositivo de desviación en el modo de emisión o aguas abajo del primer dispositivo de desviación en el modo de recepción: - un segundo dispositivo de desviación configurado para desviar un haz de microondas incidente desde el dispositivo de formación hacia el primer dispositivo de desviación en modo de emisión, o para desviar un haz de microondas incidente desde el primer dispositivo de desviación hacia el dispositivo de formación en modo de recepción, estando este segundo dispositivo de desviación asociado a un segundo mecanismo de rotación (R2) sobre un segundo eje controlable (Ω2) que coincide con el eje óptico del dispositivo de formación, porque el ángulo (Ω1, Ω2) formado por el primer y segundo eje de rotación es mayor que 0° y menor o igual a 90°, y porque el primer mecanismo de rotación (R1) es integral con el segundo mecanismo de rotación (R2) de tal manera que una rotación del segundo mecanismo de rotación sobre su eje controlable (Ω2) provoca una rotación del primer mecanismo de rotación sobre este mismo eje.Controllable deflection system of an incident microwave beam with a wavelength between 1 mm and 1 m, comprising: - a forming device arranged along an optical axis and configured to collimate said beam in emission mode or focusing said beam in reception mode, - a first device for deflecting an incident microwave beam comprising a first diffractive dielectric component (C1) with sub-wavelength microstructures arranged so as to form an artificial material exhibiting a periodic variation of the index of effective refraction, called the first diffractive dielectric component, this first diffractive dielectric component being associated with a first rotation mechanism (R1) on a first controllable axis (Ω1), characterized in that it comprises upstream of the first deflection device in the emission mode or downstream of the first diverter device in the reception mode: - a second diverter device viation configured to deflect an incident microwave beam from the forming device to the first deflection device in emission mode, or to deflect an incident microwave beam from the first deflection device to the forming device in receive mode, being this second deviation device associated with a second rotation mechanism (R2) about a second controllable axis (Ω2) that coincides with the optical axis of the forming device, because the angle (Ω1, Ω2) formed by the first and second axis of rotation is greater than 0 ° and less than or equal to 90 °, and because the first rotation mechanism (R1) is integral with the second rotation mechanism (R2) in such a way that a rotation of the second rotation mechanism about its controllable axis (Ω2) causes a rotation of the first rotation mechanism on this same axis.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema de desviación y apuntamiento de un haz de microondasAiming and deflection system for a microwave beam

El campo de la invención es el de los sistemas de desviación y apuntamiento de un haz de microondas.The field of the invention is that of the deflection and pointing systems of a microwave beam.

La invención se aplica al tratamiento de un haz de microondas, correspondiente a frecuencias comprendidas entre 300 MHz y 300 GHz, con una longitud de onda típica de 1 mm a 1 m. Tales frecuencias se utilizan en particular en el campo de:The invention applies to the treatment of a microwave beam, corresponding to frequencies between 300 MHz and 300 GHz, with a typical wavelength of 1 mm to 1 m. Such frequencies are used in particular in the field of:

• telecomunicaciones por satélite desde plataformas móviles,• satellite telecommunications from mobile platforms,

• enlaces de datos reconfigurables para comunicaciones de alta velocidad, o• reconfigurable data links for high-speed communications, or

• radar de ondas milimétricas o centimétricas de bajo costo.• low cost millimeter or centimeter wave radar.

Muchos sistemas requieren la capacidad de controlar la dirección en la que se emite o recibe el haz. Esta propiedad se llama apuntamiento. Entre los ejemplos de esos sistemas figuran los radares de a bordo, los sistemas de orientación de misiles, los sistemas de “detección y evitación”, los sistemas de comunicación, los interferentes y los sistemas de radar de periscopio.Many systems require the ability to control the direction in which the beam is emitted or received. This property is called pointing. Examples of such systems include airborne radars, missile guidance systems, "detection and avoidance" systems, communication systems, jammers, and periscope radar systems.

Para apuntar, la antena debe estar configurada para emitir y recibir una onda en una dirección dada en el espacio. Por ejemplo, en el campo de las telecomunicaciones de hoy en día, es cada vez más probable que haya que redirigir una antena, tras la actualización de la cobertura del territorio. Es importante tener antenas inteligentes y controladas a distancia, inteligentes por su capacidad de orientarse para cubrir diferentes áreas en el espacio y controladas a distancia por su capacidad de ser controladas a distancia desde una oficina central.To aim, the antenna must be configured to emit and receive a wave in a given direction in space. For example, in today's telecommunications field, it is increasingly likely that an antenna will have to be redirected, after updating the coverage of the territory. It is important to have smart and remotely controlled antennas, smart for their ability to orient themselves to cover different areas in space and remotely controlled for their ability to be remotely controlled from a central office.

Para el “rastreo”, o persecución la antena debe estar configurada para seguir un objetivo como un satélite o un avión. For "tracking", or chasing, the antenna must be configured to follow a target such as a satellite or an airplane.

Además, hay un creciente interés en el desarrollo de antenas de haz orientable compactas, de baja masa y que ahorran espacio, fáciles de usar e integrar en una plataforma, y a bajo costo.In addition, there is growing interest in the development of compact, low-mass, space-saving steerable beam antennas that are easy to use and integrate into a platform, and at low cost.

Hay varias técnicas conocidas para crear una antena de haz orientable, pero tienen algunos inconvenientes.There are several known techniques for creating a steerable beam antenna, but they have some drawbacks.

La antena parabólica de tipo Cassegrain se ve perjudicada por los efectos de sombreado debido a la posición de la fuente (más específicamente por el reflector secundario) frente al reflector. También para preservar una buena eficiencia, se requiere una gran relación entre el diámetro y la longitud de onda. A bajas frecuencias, esta antena no puede ser integrada en un volumen pequeño.The Cassegrain-type parabolic antenna is adversely affected by shading effects due to the position of the source (more specifically by the secondary reflector) in front of the reflector. Also to preserve good efficiency, a large diameter-to-wavelength ratio is required. At low frequencies, this antenna cannot be integrated in a small volume.

Además, las soluciones mecánicas tradicionales para orientar la antena utilizan un frágil mecanismo de cardán de 2 ejes. Este sistema de apuntamiento requiere un gran recorrido mecánico ya que el volumen ocupado por la antena varía según su orientación. Además, para evitar las partes móviles con radiación de RF activa, las señales de emisión y recepción deben pasar por juntas rotativas de microondas que degradan el rendimiento y pueden ser costosas y voluminosas cuando se requieren altos niveles de potencia (varias decenas de vatios).In addition, traditional mechanical solutions to orient the antenna use a fragile 2-axis gimbal mechanism. This pointing system requires a large mechanical path since the volume occupied by the antenna varies according to its orientation. In addition, to avoid moving parts with active RF radiation, the transmit and receive signals must pass through microwave rotary joints which degrade performance and can be expensive and bulky when high power levels (several tens of watts) are required.

Este tipo de antena también sufre de su rango de desplazamiento, que generalmente se limita a 60°.This type of antenna also suffers from its offset range, which is generally limited to 60 °.

Una solución conocida para deshacerse de las partes móviles es el uso de una antena activa de barrido electrónico, que evita la necesidad de recurrir a la mecánica de apuntamiento: su perfil permanece plano independientemente de la dirección de la orientación, lo cual es una gran ventaja cuando se integra en un carenado. La orientación está controlada eléctricamente. Sin embargo, esta antena tiene desventajas en términos de precio, consumo de energía, complejidad, gestión de la temperatura de calentamiento, mantenimiento de la potencia y también un rango angular accesible que permanece limitado a menos de 60°.A known solution to getting rid of moving parts is the use of an active electronically scanned antenna, which avoids the need to resort to pointing mechanics: its profile remains flat regardless of the direction of orientation, which is a great advantage. when integrated into a fairing. Orientation is electrically controlled. However, this antenna has disadvantages in terms of price, power consumption, complexity, management of the heating temperature, power maintenance and also an accessible angular range that remains limited to less than 60 °.

Una solución para hacer un sistema de desviación de RF es usar dos componentes difractivos que pueden rotar alrededor del mismo eje, combinados con una lente y una fuente de RF. Tal sistema se describe en la patente FR 3 002697 . Los componentes difractivos y la lente tienen cada uno una pluralidad de microestructuras MS de sublongitud de onda periódica formadas en un material dieléctrico según una configuración de barrido de Risley; dichas microestructuras están dispuestas para formar un material artificial que tiene una variación periódica en el índice de refracción efectiva, esta disposición permite que la función difractiva se realice. Como se muestra en la Fig. 15 de la patente FR 3 002 697, la estructura del componente difractivo C1 puede fabricarse en una cara del componente, mientras que la estructura de la lente L se fabrica en la otra cara del componente. El apuntamiento del haz emitido por la fuente S está asegurado por las rotaciones independientes (simbolizadas por las flechas) del doble componente de lente-red difractiva L+C1 y del componente difractivo C2 alrededor de un eje O como se muestra en la Figura 1; los componentes L+C1 y C2 están dispuestos en un plano normal al eje de rotación O y el eje de simetría del haz emitido por la fuente S y que pasa por su centro coincide con este eje O. La ventaja de tal sistema de desviación es que es compacto, con una fuente de alimentación S fija y capacidades de orientación mecánica, al tiempo que asegura una alta eficiencia. Por ejemplo, para una aplicación a 30 GHz (banda Ka), utilizando un material dieléctrico con un índice de refracción de 1,5 (constante dieléctrica 2,25), el espesor del componente difractivo es de unos 30 mm. El grosor total del sistema de desviación es, por lo tanto, de unos 100 mm. Para una fuente situada en el plano focal objeto de la lente L, es decir, a unos 200 mm de la lente, el grosor total de la antena ágil es de unos 300 mm. Sin embargo, este espesor puede ser todavía demasiado grande para algunas aplicaciones integradas en plataformas móviles.One solution to making an RF deflection system is to use two diffractive components that can rotate around the same axis, combined with a lens and an RF source. Such a system is described in patent FR 3 002697. The diffractive components and the lens each have a plurality of periodic sub-wavelength MS microstructures formed in a dielectric material in a Risley scan pattern; said microstructures are arranged to form an artificial material that has a periodic variation in the effective refractive index, this arrangement allows the diffractive function to be performed. As shown in Fig. 15 of patent FR 3 002 697, the structure of the diffractive component C1 can be manufactured on one face of the component, while the structure of the lens L is manufactured on the other face of the component. The aiming of the beam emitted by the source S is ensured by the independent rotations (symbolized by the arrows) of the double lens-diffractive grating component L + C1 and of the diffractive component C2 around an axis O as shown in Figure 1; the components L + C1 and C2 are arranged in a plane normal to the axis of rotation O and the axis of symmetry of the beam emitted by the source S and passing through its center coincides with this axis O. The advantage of such a deflection system is which is compact, with a fixed S power supply and mechanical orientation capabilities, while ensuring high efficiency. For example, for an application at 30 GHz (Ka band), using a dielectric material with a refractive index of 1.5 (dielectric constant 2.25), the thickness of the diffractive component is about 30 mm. The total thickness of the deflection system is therefore about 100 mm. For a source located in the focal plane object of the L lens, that is, about 200mm from the lens, the total thickness of the agile antenna is about 300mm. However, this thickness may still be too great for some applications embedded in mobile platforms.

Además, ciertas áreas, especialmente alrededor y en la dirección del eje de rotación O, de los componentes son difíciles de apuntar dinámicamente, especialmente rápidamente. En efecto, en cuanto a los sistemas de apuntamiento con cardan controlados en acimut y elevación, en esta dirección, el sistema de apuntamiento de la antena presenta una zona singular ("keyhole" en inglés) que requiere el uso de velocidades de rotación muy altas (o incluso infinitas) de los prismas cuando un objeto apuntado pasa cerca del eje de rotación O.Furthermore, certain areas, especially around and in the direction of the axis of rotation O, of the components are difficult to target dynamically, especially quickly. Indeed, regarding azimuth and elevation controlled gimbal pointing systems, in this direction, the antenna pointing system presents a singular zone ("keyhole" in English) that requires the use of very high rotational speeds. (or even infinite) of the prisms when a pointed object passes near the axis of rotation O.

También se pueden citar los siguientes documentos. La patente FR 2570886 presenta una antena de microondas de barrido de prisma giratorio. La patente de EE.UU. 3242496 describe una antena de barrido. La patente EP 2584650 describe una antena de haz orientable con cobertura hemisférica.The following documents can also be cited. Patent FR 2570886 presents a rotating prism scanning microwave antenna. US patent 3242496 describes a scanning antenna. Patent EP 2584650 describes a steerable beam antenna with hemispherical coverage.

Por consiguiente, todavía se necesita un sistema de desviación de haz orientable que cumpla simultáneamente todos los requisitos anteriores, en particular en términos de reducción de masa y volumen, del desplazamiento, facilidad de uso e integración en una plataforma, y reducción del costo.Consequently, there is still a need for a steerable beam deflection system that simultaneously meets all of the above requirements, particularly in terms of mass and volume reduction, displacement, ease of use and integration into a platform, and cost reduction.

El sistema de desviación según la invención utiliza dos dispositivos de desviación, al menos uno de los cuales comprende un componente dieléctrico difractivo estructurado en una escala menor que la longitud de onda. Combinado con una mecánica simple basada en rotaciones, este enfoque permite obtener desviaciones angulares de hasta 120° con una o varias fuentes de microondas a un costo menor, es decir, una cobertura de ángulo sólido de 3n sr, es decir, tres veces la que es accesible con una antena de barrido electrónico, sin un punto de control singular y sin una parte de microondas móvil activa.The deflection system according to the invention uses two deflection devices, at least one of which comprises a diffractive dielectric component structured on a scale less than wavelength. Combined with a simple mechanics based on rotations, this approach allows to obtain angular deviations of up to 120 ° with one or more microwave sources at a lower cost, that is, a solid angle coverage of 3n sr, that is, three times that of it is accessible with an electronically scanned antenna, without a singular control point and without an active mobile microwave part.

Más específicamente, la invención tiene por objeto un sistema de desviación controlable para un haz de microondas con una longitud de onda comprendida entre 1 mm y 1 m, que comprende:More specifically, the object of the invention is a controllable deflection system for a microwave beam with a wavelength between 1 mm and 1 m, comprising:

• un dispositivo de formación configurado para colimar dicho haz en modo de emisión o enfocar dicho haz en modo de recepción,• a forming device configured to collimate said beam in emission mode or focus said beam in receive mode,

• un primer dispositivo para desviar un haz de microondas incidente que comprende un primer componente dieléctrico difractivo con microestructuras de sublongitud de onda dispuestas de forma que se forme un material artificial que presenta una variación periódica del índice de refracción efectiva, denominado primer componente difractivo, estando este primer componente dieléctrico difractivo asociado a un primer mecanismo de rotación sobre un primer eje controlable.• a first device for deflecting an incident microwave beam comprising a first diffractive dielectric component with sub-wavelength microstructures arranged so as to form an artificial material exhibiting a periodic variation of the effective refractive index, called the first diffractive component, being this first diffractive dielectric component associated with a first rotation mechanism about a first controllable axis.

Se caracteriza principalmente porque comprende, aguas arriba del primer dispositivo de desviación en el modo de emisión o, aguas abajo del primer dispositivo de desviación en el modo de recepción:It is mainly characterized in that it comprises, upstream of the first diverter device in the transmission mode or, downstream of the first diverter device in the reception mode:

• un segundo dispositivo de desviación configurado para desviar un haz de microondas incidente desde el dispositivo de formación hacia el primer dispositivo de desviación en el modo de emisión, o para desviar un haz de microondas incidente desde el primer dispositivo de desviación hacia el dispositivo de formación en el modo de recepción, estando este segundo dispositivo de desviación asociado a un segundo mecanismo de rotación sobre un segundo eje controlable que coincide con el eje óptico del dispositivo de formación, • a second deflection device configured to deflect an incident microwave beam from the forming device to the first deflection device in emission mode, or to deflect an incident microwave beam from the first deflection device to the forming device in the reception mode, this second deflection device being associated with a second rotation mechanism about a second controllable axis that coincides with the optical axis of the forming device,

porque el ángulo formado por el primer y segundo eje de rotación es mayor que 0° y menor o igual a 90°, y porque el primer mecanismo de rotación es integral con el segundo mecanismo de rotación de tal manera que una rotación del segundo mecanismo de rotación sobre su eje controlable resulta en una rotación del primer mecanismo de rotación sobre el mismo eje.because the angle formed by the first and second axis of rotation is greater than 0 ° and less than or equal to 90 °, and because the first rotation mechanism is integral with the second rotation mechanism in such a way that a rotation of the second rotation mechanism Rotation about its controllable axis results in a rotation of the first rotation mechanism about the same axis.

De acuerdo con una característica de la invención, el primer dispositivo de desviación comprende otro componente dieléctrico difractivo con microestructuras de sub-longitud de onda, dispuesto en paralelo al primer componente dieléctrico difractivo (referido como el tercer componente dieléctrico difractivo), este tercer componente dieléctrico difractivo está asociado con un tercer mecanismo de rotación alrededor del primer eje controlable, independiente del primer mecanismo de rotación pero integral con el segundo mecanismo de rotación.According to a characteristic of the invention, the first deflection device comprises another diffractive dielectric component with sub-wavelength microstructures, arranged in parallel to the first diffractive dielectric component (referred to as the third diffractive dielectric component), this third dielectric component diffractive is associated with a third mechanism of rotation about the first controllable axis, independent of the first mechanism of rotation but integral with the second mechanism of rotation.

El segundo dispositivo de desviación puede incorporar un segundo componente dieléctrico difractivo con microestructuras de sublongitud de onda (denominado segundo componente dieléctrico difractivo) y el dispositivo para formar el haz emitido por el medio emisor o recibido por el medio receptor puede incorporar una lente. Opcionalmente comprende un cuarto componente dieléctrico difractivo con microestructuras de sublongitud de onda (designado cuarto componente dieléctrico difractivo) dispuesto en paralelo al primer componente dieléctrico difractivo.The second deflection device may incorporate a second diffractive dielectric component with sub-wavelength microstructures (called a second diffractive dielectric component) and the device for forming the beam emitted by the emitting medium or received by the receiving medium may incorporate a lens. Optionally it comprises a fourth diffractive dielectric component with sub-wavelength microstructures (designated fourth diffractive dielectric component) arranged in parallel to the first diffractive dielectric component.

Cada componente dieléctrico difractivo puede ser típicamente un prisma o una red.Each diffractive dielectric component can typically be a prism or grating.

La lente del dispositivo de formación de haz y el segundo componente dieléctrico difractivo se combinan ventajosamente para formar un componente holográfico no resonante de dos caras, con microestructuras de sublongitud de onda formadas en una sola cara según una disposición no periódica determinado por un cálculo de interferencias en dicha cara entre un haz incidente y un haz de salida predeterminado; el componente holográfico está asociado con el segundo mecanismo de rotación.The lens of the beamforming device and the second diffractive dielectric component are advantageously combined to form a two-sided non-resonant holographic component, with sub-wavelength microstructures formed on a single side in a non-periodic arrangement determined by a calculation of interference on said face between an incident beam and a predetermined exit beam; the holographic component is associated with the second rotation mechanism.

Las microestructuras del componente holográfico pueden formarse en una superficie 3D predeterminada. Alternativamente, se forman en un volumen predeterminado que descansa sobre dicha cara del componente holográfico, y se implantan en una disposición tridimensional no periódica.The microstructures of the holographic component can be formed on a predetermined 3D surface. Alternatively, they are formed in a predetermined volume resting on said face of the holographic component, and implanted in a non-periodic three-dimensional arrangement.

De acuerdo con otra característica de la invención, el dispositivo de formación de haces y el segundo dispositivo de desviación se combinan para formar un sistema de espejos tipo Cassegrain.According to another feature of the invention, the beam-forming device and the second deflection device are combined to form a Cassegrain-type mirror system.

Preferentemente, el segundo dispositivo de desviación está configurado para desviar el haz en el primer dispositivo de desviación con una incidencia normal.Preferably, the second deflector is configured to deflect the beam in the first deflector at normal incidence.

El primer dispositivo de desviación desvía el haz en un primer ángulo de desviación respecto al primer eje, el segundo dispositivo de desviación desvía el haz en un segundo ángulo de desviación respecto al segundo eje. El primer ángulo de desviación es ventajosamente mayor o igual que el segundo ángulo de desviación.The first deflecting device deflects the beam by a first deflection angle from the first axis, the second deflection device deflects the beam by a second deflection angle from the second axis. The first deflection angle is advantageously greater than or equal to the second deflection angle.

La invención también tiene por objeto una antena de haz orientable que comprende medios de emisión/recepción de un haz de microondas con una longitud de onda comprendida entre 1 mm y 1 m y un sistema para desviar el haz como se describe.Another object of the invention is a steerable beam antenna comprising means for transmitting / receiving a microwave beam with a wavelength between 1 mm and 1 m and a system for deflecting the beam as described.

El medio de emisión/recepción, el dispositivo de conformación y el segundo dispositivo de desviación pueden combinarse para formar un conjunto capaz de formar un haz incidente en el primer dispositivo de desviación en modo de emisión o de recibir un haz del primer dispositivo de desviación en modo de recepción; este conjunto está asociado con el segundo mecanismo de rotación. Este conjunto es en este caso una antena de red.The transmitting / receiving means, the shaping device and the second deflection device can be combined to form an assembly capable of forming an incident beam in the first deflection device in emission mode or of receiving a beam from the first deflection device in reception mode; this set is associated with the second rotation mechanism. This set is in this case a network antenna.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes en la siguiente descripción detallada, dada a título de ejemplo no limitativo y en referencia a los dibujos adjuntos en los que:Other characteristics and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description, given by way of non-limiting example and with reference to the attached drawings in which:

La figura 1 muestra una representación esquemática de una antena orientable según el estado de la técnica, Figure 1 shows a schematic representation of a steerable antenna according to the state of the art,

las figuras 2 representan esquemáticamente, vista en sección, una antena orientable equipada con un primer ejemplo de realización de un sistema de desviación según la invención, con dos prismas y con una lente de conformación del haz emitido por la fuente (fig. 2a), con un prisma y con un componente holográfico que combina el segundo prisma y la lente de conformación (fig. 2b),Figures 2 schematically represent, seen in section, a steerable antenna equipped with a first example of embodiment of a deflection system according to the invention, with two prisms and with a lens for shaping the beam emitted by the source (fig. 2a), with a prism and with a holographic component that combines the second prism and the shaping lens (fig. 2b),

La figura 3 muestra esquemáticamente, vista en sección, una antena orientable equipada con un segundo ejemplo de realización de un sistema de desviación según la invención, con tres prismas,Figure 3 shows schematically, seen in section, a steerable antenna equipped with a second embodiment of a deflection system according to the invention, with three prisms,

La figura 4 muestra esquemáticamente, vista en sección, una antena orientable equipada con un tercer ejemplo de realización de un sistema de desviación según la invención, con cuatro prismas,Figure 4 shows schematically, seen in section, a steerable antenna equipped with a third embodiment of a deflection system according to the invention, with four prisms,

La figura 5a representa esquemáticamente, visto desde arriba, un primer ejemplo de implementación de microestructuras de sublongitud de onda de un componente holográfico, con secciones constantes sobre su altura según una malla cartesiana cuadrada detallada a mayor escala en la figura 5b, y vista en perspectiva (fig. 5c),Figure 5a schematically represents, seen from above, a first example of implementation of sub-wavelength microstructures of a holographic component, with constant sections on its height according to a square Cartesian mesh detailed on a larger scale in figure 5b, and perspective view (fig. 5c),

La figura 6a muestra esquemáticamente, vista desde arriba, otro ejemplo de implementación de microestructuras de sublongitud de onda de un componente holográfico, según una malla con líneas isofásicas y líneas de gradiente de fase, detallada a mayor escala en la figura 6b,Figure 6a shows schematically, viewed from above, another example of implementation of sub-wavelength microstructures of a holographic component, according to a mesh with isophasic lines and phase gradient lines, detailed on a larger scale in Figure 6b,

La Fig. 7 muestra esquemáticamente, vista en sección, una antena orientable equipada con un cuarto ejemplo de realización de un sistema de desviación según la invención, cuyo segundo dispositivo de desviación tiene una configuración tipo Cassegrain con dos espejos, con un espejo primario cóncavo (fig. 7a) y un espejo primario con reflectores (fig. 7b),Fig. 7 shows schematically, seen in section, a steerable antenna equipped with a fourth example of embodiment of a deflection system according to the invention, the second deflection device of which has a Cassegrain-type configuration with two mirrors, with a concave primary mirror ( fig. 7a) and a primary mirror with reflectors (fig. 7b),

La Fig. 8 muestra esquemáticamente, vista en sección, una antena orientable que comprende una antena de red de parches (fig. 8a) y una antena de red encendida (fig. 8b).Fig. 8 shows schematically, in sectional view, a steerable antenna comprising a patchwork antenna (Fig. 8a) and a powered network antenna (Fig. 8b).

De una figura a otra, los mismos elementos están marcados por las mismas referencias.From one figure to another, the same elements are marked by the same references.

En el resto de la descripción, los términos "delante", "atrás" se utilizan para referirse a la orientación de las figuras descritas. Análogamente, las direcciones "aguas arriba/aguas abajo" son las del haz; en las figuras la dirección del haz indicada por las flechas es la del modo de emisión. En la medida en que el dispositivo puede colocarse en otras orientaciones, la terminología direccional se da a título ilustrativo y no es limitativa.In the remainder of the description, the terms "front", "back" are used to refer to the orientation of the figures described. Similarly, the "upstream / downstream" directions are those of the beam; in the figures the direction of the beam indicated by the arrows is that of the emission mode. Insofar as the device can be placed in other orientations, directional terminology is given for illustration and is not limiting.

En la medida en que el sistema de desviación según la invención está destinado a ser utilizado en colaboración con una fuente capaz de emitir (y/o con un receptor capaz de recibir) un haz de microondas, se muestra una fuente en las figuras para ilustrar las desviaciones del haz. La descripción se hace considerando que la antena está en modo de emisión; pero por supuesto la invención se aplica al modo de recepción. Tomaremos los prismas dieléctricos como ejemplo de componentes dieléctricos difractivos; pero también podríamos considerar redes dieléctricas. La expresión "componente difractivo" se utiliza, por supuesto, con el mismo significado que el indicado en el preámbulo con referencia a la patente FR 3002697, es decir, un componente con microestructuras de sublongitud de onda dispuestas de tal manera que forman un material artificial que tiene una variación periódica del índice de refracción efectiva para realizar así la función difractiva.Insofar as the deflection system according to the invention is intended to be used in collaboration with a source capable of emitting (and / or with a receiver capable of receiving) a microwave beam, a source is shown in the figures to illustrate beam deviations. The description is made considering that the antenna is in issue; but of course the invention applies to the reception mode. We will take dielectric prisms as an example of diffractive dielectric components; but we could also consider dielectric networks. The expression "diffractive component" is used, of course, with the same meaning as that indicated in the preamble with reference to patent FR 3002697, that is, a component with sub-wavelength microstructures arranged in such a way as to form an artificial material which has a periodic variation of the effective refractive index to thus carry out the diffractive function.

Un ejemplo de un sistema de desviación según la invención se describe en relación con la figura 2a.An example of a diverter system according to the invention is described in connection with Figure 2a.

El sistema de desviación de un haz de microondas con una longitud de onda comprendida entre 1 mm y 1 m destinado a ser asociado con -medios de emisión S - recepción, comprende:The system for deflecting a microwave beam with a wavelength between 1 mm and 1 m intended to be associated with -means of emission S - reception, comprises:

• Un dispositivo de conformación (o dispositivo de conformación) de haz incidente, configurado para colimar en modo de emisión (el frente de onda emitido por la fuente, que es cuasiesférico en el caso de una fuente S puntual, tiene la forma de una onda plana), o para enfocar en modo de recepción.• An incident beam shaper (or shaper), configured to collimate in emission mode (the wavefront emitted by the source, which is quasi-spherical in the case of a point source S, has the shape of a wave flat), or to focus in receive mode.

• Un primer dispositivo de desviación del haz de microondas que comprende un primer prisma dieléctrico C1 con microestructuras de sublongitud de onda. Este prisma C1 está asociado con un primer mecanismo de rotación R1 (indicado por la flecha) alrededor de un primer eje 01 normal al plano del prisma C1. Así pues, este primer dispositivo de desviación está configurado para desviar el haz incidente por un primer ángulo 01 fijo no nulo con respecto al eje de rotación 01. La rotación de C1 alrededor del eje 01 asegurada por el primer mecanismo de rotación R1 controlable permite al haz describir un círculo alrededor de 01. Por construcción, este ángulo 01 puede fijarse entre 0 y 60°.• A first device for deflecting the microwave beam comprising a first dielectric prism C1 with sub-wavelength microstructures. This prism C1 is associated with a first rotation mechanism R1 (indicated by the arrow) around a first axis 01 normal to the plane of the prism C1. Thus, this first deflection device is configured to deflect the incident beam by a first non-zero fixed angle 01 with respect to the axis of rotation 01. The rotation of C1 around the axis 01 ensured by the first controllable rotation mechanism R1 allows the have a circle described around 01. By construction, this angle 01 can be set between 0 and 60 °.

• Entre los medios de emisión-recepción y el primer dispositivo de desviación hay un segundo dispositivo de desviación asociado a un segundo mecanismo R2 de rotación sobre un segundo eje 02 (indicado por la flecha) que puede ser controlado. Está configurado para, en modo de emisión, desviarse hacia el dispositivo de desviación por un ángulo 02 fijo distinto de cero con respecto al eje de rotación 02, el haz de microondas incidente desde la fuente, y en modo de recepción, para desviarse hacia el dispositivo de formación por un ángulo 02 fijo distinto de cero con respecto al eje de rotación 02, el haz de microondas incidente desde el dispositivo de desviación. El ángulo (01, 02) formado por el primer y segundo eje de rotación es mayor que 0° y menor o igual a 90°: 0°< (01,02) < 90°; en otras palabras, el prisma C1 del primer dispositivo de desviación está inclinado con respecto a 02.• Between the transmission-reception means and the first deflection device there is a second deflection device associated with a second rotation mechanism R2 about a second axis 02 (indicated by the arrow) that can be controlled. It is configured to, in emission mode, deflect towards the deflection device by a fixed angle 02 other than zero with respect to the axis of rotation 02, the incident microwave beam from the source, and in reception mode, to deflect towards the device for forming by a fixed angle 02 other than zero with respect to the axis of rotation 02, the incident microwave beam from the deflection device. The angle (01, 02) formed by the first and second axis of rotation is greater than 0 ° and less than or equal to 90 °: 0 ° <(01,02) <90 °; in other words, the prism C1 of the first deflector is inclined with respect to 02.

• El primer mecanismo de rotación R1 está montado en el segundo mecanismo de rotación R2. Por lo tanto, el primer mecanismo de rotación R1 es integral con el segundo mecanismo de rotación R2: la rotación del segundo dispositivo de desviación alrededor del eje 02 hace que el primer dispositivo de desviación rote alrededor de 02. Pero la rotación del primer dispositivo de desviación alrededor del eje 01 es independiente de la rotación alrededor del eje 02: no causa la rotación del segundo dispositivo de desviación.• The first rotation mechanism R1 is mounted on the second rotation mechanism R2. Therefore, the first rotation mechanism R1 is integral with the second rotation mechanism R2: the rotation of the second diverter device around the axis 02 causes the first diverter device to rotate around 02. But the rotation of the first diverter device Deflection around axis 01 is independent of rotation around axis 02: it does not cause the second deflection device to rotate.

Para asegurar una cobertura angular completa, el prisma C1 y el segundo dispositivo de desviación deben entonces desviar el haz con 01>02. La rotación de C1 alrededor del eje 01 asegurada por el primer mecanismo de rotación R1, permite que el haz describa un círculo alrededor de 01, que combinado con la rotación del segundo dispositivo de desviación alrededor del eje de balanceo 02 asegurada por el segundo mecanismo de rotación R2, permite que el haz se coloque en un cono de ángulo sólido con un valor de 2n(1-cos(201)).To ensure complete angular coverage, the prism C1 and the second deflector must then deflect the beam with 01> 02. The rotation of C1 around the axis 01 ensured by the first rotation mechanism R1, allows the beam to describe a circle around 01, which combined with the rotation of the second deflection device around the roll axis 02 ensured by the second mechanism of R2 rotation, allows the beam to be placed in a solid angle cone with a value of 2n (1-cos (201)).

El segundo dispositivo de desviación puede comprender uno o más prismas dieléctricos con microestructuras de sublongitud de onda, como se muestra en las figuras 2a, 2b, 3 y 4.The second deflection device may comprise one or more dielectric prisms with sub-wavelength microstructures, as shown in Figures 2a, 2b, 3 and 4.

De acuerdo con un primer modo de realización descrito en relación con la Fig. 2a, el segundo dispositivo de desviación tiene un solo prisma dieléctrico C2 con microestructuras de sub-longitud de onda, referido como el segundo prisma, al igual que el primer dispositivo de desviación tiene un solo prisma C1. Esto permite mejorar la compacidad de la antena. According to a first embodiment described in relation to Fig. 2a, the second deflection device has a single dielectric prism C2 with sub-wavelength microstructures, referred to as the second prism, as does the first deviation device. deviation has a single prism C1. This makes it possible to improve the compactness of the antenna.

Este segundo prisma permite que el haz sea pre-desviado aguas arriba del primer dispositivo de desviación en modo de emisión, por un ángulo 02 fijo no nulo con respecto al eje 02 normal al plano del prisma C2. El ángulo entre los ejes 01 y 02 también puede ser igual a 02 como se muestra en las figuras; en este caso el haz desviado por este segundo prisma C2 tiene ventajosamente una incidencia normal en el prisma C1 en modo de emisión. Por construcción, este ángulo 02 puede ser fijado entre 0 y 60°. Combinado con el primer prisma C1, esto permite alcanzar una desviación máxima 01+02 de 120°. Para una cobertura angular completa (es decir, incluyendo la dirección de 02), es necesario que el ángulo 01 sea mayor o igual al ángulo 02. La adición de una mecánica de rotación que gira alrededor del eje 02 lleva a un dominio de apuntamiento de ángulo sólido 3n sr.This second prism allows the beam to be pre-deflected upstream of the first deflection device in emission mode, by a fixed angle 02 not zero with respect to the axis 02 normal to the plane of the prism C2. The angle between axes 01 and 02 can also be equal to 02 as shown in the figures; in this case the beam deflected by this second prism C2 advantageously has a normal incidence on the prism C1 in emission mode. By construction, this angle 02 can be set between 0 and 60 °. Combined with the first prism C1, this makes it possible to achieve a maximum deviation 01 + 02 of 120 °. For full angular coverage (that is, including the 02 direction), the 01 angle needs to be greater than or equal to the 02 angle. The addition of a rotational mechanics that rotates around the 02 axis leads to a pointing domain of solid angle 3n mr.

Según un segundo modo de realización descrito en relación con la Fig. 3, el segundo dispositivo de desviación tiene un solo prisma designado como segundo prisma C2, y el primer dispositivo de desviación tiene, además del primer prisma C1, otro prisma designado como tercer prisma C3. According to a second embodiment described in relation to Fig. 3, the second deflection device has a single prism designated as second prism C2, and the first deflection device has, in addition to the first prism C1, another prism designated as third prism C3.

Este prisma dieléctrico C3 con microestructuras de sublongitud de onda está dispuesto en paralelo y encima del primer prisma C1 (por lo tanto es normal al eje 01); es capaz de desviar el haz incidente por un ángulo 03 fijo no nulo con respecto al eje 01. Por construcción, este ángulo 03 puede fijarse entre 0 y 60°. Está asociado a un tercer mecanismo de rotación R3 para la rotación sobre el eje 01 (indicado por la flecha) que puede ser controlado, independientemente del primer mecanismo de rotación R1 asociado a C1. Al igual que el primer mecanismo de rotación R1, este tercer mecanismo de rotación R3 está montado sobre el segundo mecanismo de rotación R2. Así, el primer y tercer mecanismo de rotación R1 y R3 son integrales con el segundo mecanismo de rotación R2. Este primer dispositivo de desviación con dos prismas dieléctricos estructurados C1 y C3 en rotaciones independientes alrededor del eje 01, permite desplazar dinámicamente el haz en un cono de ángulo sólido con un ángulo de desviación variable (con respecto a 01) 013 = 03 01, que puede alcanzar un ángulo 013max. Dependiendo de la configuración de C1 y C3, por construcción, 013max puede llegar de 60° a 70° dependiendo del nivel de rendimiento requerido. Las direcciones de rotación de los mecanismos de rotación primero y tercero R1, R3 pueden ser eventualmente opuestas; en este caso hablamos de prismas C1 y C3 contra-rotativos.This C3 dielectric prism with sub-wavelength microstructures is arranged in parallel and above the first prism C1 (therefore it is normal to axis 01); it is capable of deflecting the incident beam by a fixed non-zero angle 03 with respect to the axis 01. By construction, this angle 03 can be set between 0 and 60 °. It is associated with a third rotation mechanism R3 for rotation about the axis 01 (indicated by the arrow) that can be controlled, independently of the first rotation mechanism R1 associated with C1. Like the first rotation mechanism R1, this third rotation mechanism R3 is mounted on the second rotation mechanism R2. Thus, the first and third rotation mechanism R1 and R3 are integral with the second rotation mechanism R2. This first deflection device with two structured dielectric prisms C1 and C3 in independent rotations around axis 01, allows the beam to be dynamically displaced in a solid angle cone with a variable deflection angle (with respect to 01) 013 = 03 01, which it can reach 013max angle. Depending on the configuration of C1 and C3, by construction, 013max can go from 60 ° to 70 ° depending on the level of performance required. The directions of rotation of the first and third rotation mechanisms R1, R3 can optionally be opposite; in this case we speak of counter-rotating prisms C1 and C3.

La combinación de estos dos dispositivos de desviación permite alcanzar una desviación máxima 013max+02 de 120°. Para una cobertura angular completa, es necesario que el ángulo 013max sea mayor o igual al ángulo 02. Combinado con el mecanismo de rotación que gira alrededor del eje 02, se obtiene un dominio de apuntamiento de ángulo sólido 3n sr.The combination of these two deflection devices makes it possible to achieve a maximum deviation 013max + 02 of 120 °. For full angular coverage, the angle 013max needs to be greater than or equal to angle 02. Combined with the rotation mechanism that rotates around the axis 02, a solid angle pointing domain 3n sr is obtained.

Los mecanismos de rotación R1, R2 y R3 pueden ser controlados, por ejemplo, manualmente o preferiblemente por un motor controlado por un servo-mecanismo.The rotation mechanisms R1, R2 and R3 can be controlled, for example, manually or preferably by a motor controlled by a servo-mechanism.

De acuerdo con un tercer modo de realización descrito en relación con la Fig. 4, el segundo dispositivo de desviación tiene, además del prisma C2, un segundo prisma con microestructuras de sub-longitud de onda, conocido como el cuarto prisma C4. Este cuarto prisma C4 está dispuesto en paralelo al prisma C1 del primer dispositivo de desviación y justo antes (=aguas arriba) en modo de emisión como se muestra en la figura, y por lo tanto es normal al eje 01; en consecuencia, está inclinado con respecto al prisma C2 por un ángulo formado por los ejes 01 y 02. Está configurado para desviar el haz incidente (procedente del prisma C2 y por lo tanto ya desviado por un ángulo 02) por un ángulo 04 fijo distinto de cero. Este prisma está asociado con el mecanismo de rotación R2 del segundo dispositivo de desviación, alrededor del eje 02. Por construcción, este ángulo 04 puede fijarse entre 0 y 60°. El ángulo de desviación del segundo dispositivo de desviación es entonces igual a 02 04 con respecto al eje 02. En la figura el ángulo formado por los ejes 01 y 02 es también igual a 02 04: por lo tanto el haz de C4 tiene una incidencia normal en C1.According to a third embodiment described in relation to Fig. 4, the second deflection device has, in addition to the prism C2, a second prism with sub-wavelength microstructures, known as the fourth prism C4. This fourth prism C4 is arranged in parallel to the prism C1 of the first deflection device and just before (= upstream) in emission mode as shown in the figure, and therefore it is normal to axis 01; consequently, it is inclined with respect to prism C2 by an angle formed by axes 01 and 02. It is configured to deflect the incident beam (coming from prism C2 and therefore already deflected by an angle 02) by a different fixed angle 04 zero. This prism is associated with the rotation mechanism R2 of the second deflection device, around the axis 02. By construction, this angle 04 can be set between 0 and 60 °. The angle of deviation of the second deviation device is then equal to 02 04 with respect to axis 02. In the figure the angle formed by axes 01 and 02 is also equal to 02 04: therefore the beam of C4 has an incidence normal in C1.

Para todos estos modos de realización, el dispositivo formador del haz de la fuente tiene una lente en cuyo foco se sitúan los medios de emisión S. Esta lente permite dar forma al frente de onda cuasiesférica emitida por una fuente puntual S. La lente L de conformación puede ser fija e independiente del segundo prisma C2 y de su mecanismo de rotación como se muestra en las figuras 2a, 3, 4. En este caso, el conjunto de la fuente S y la lente L de conformación es fija con respecto a las rotaciones alrededor de 01 y 02 y permite una fácil interconexión con los circuitos de microondas de emisión y/o recepción.For all these embodiments, the source beam-forming device has a lens in the focus of which the emission means S. are located. This lens makes it possible to shape the quasi-spherical wavefront emitted by a point source S. The shaping can be fixed and independent of the second prism C2 and its rotation mechanism as shown in Figures 2a, 3, 4. In this case, the assembly of the source S and the shaping lens L is fixed with respect to the rotations around 01 and 02 and allows easy interconnection with emission and / or reception microwave circuits.

Esta lente L de conformación puede ser una lente dieléctrica:This conformal lens L can be a dielectric lens:

• difractiva masiva con un perfil hiperbólico, o• massive diffractive with a hyperbolic profile, or

• con microestructuras como se describe en las patentes FR 2980648 o FR 3002697, y puede ser difractiva o refractiva.• with microstructures as described in patents FR 2980648 or FR 3002697, and can be diffractive or refractive.

Según una variante que se aplica a los modos de construcción descritos anteriormente, la lente L de conformación del haz emitido por el medio emisor S (o al medio receptor) se combina con el segundo prisma C2 en un componente holográfico CH, para obtener un solo componente que realiza una doble función de conformación y desviación el haz emitido por la fuente S, como se muestra en la figura 2b. En este caso, las microestructuras de sublongitud de onda están implantadas en una sola cara de la componente CH según una disposición no periódica determinada por un cálculo de interferencias en dicha cara, entre el haz emitido por la fuente que incide en esta cara y el haz de salida deseado (de esta componente CH), en este caso una onda plana desviada con un ángulo 02. Hay que recordar que las microestructuras se califican como sublongitudes de onda cuando se cumple la siguiente condición para las celdas (o mallas) en las que se implantan :According to a variant that is applied to the construction modes described above, the lens L for shaping the beam emitted by the emitting means S (or to the receiving means) is combined with the second prism C2 in a holographic component CH, to obtain a single component that performs a double function of shaping and deflecting the beam emitted by the source S, as shown in figure 2b. In this case, the sub-wavelength microstructures are implanted on a single face of the CH component according to a non-periodic arrangement determined by an interference calculation on said face, between the beam emitted by the source that falls on this face and the beam desired output output (of this CH component), in this case a plane wave deviated with an angle 02. It should be remembered that microstructures are qualified as sub-wavelengths when the following condition is met for cells (or meshes) in which are implanted:

(Distancia entre los centros de células adyacentes) < A/n (Distance between adjacent cell centers) <A / n

siendo A la longitud de onda objetivo elegida del rango de longitudes de onda correspondientes a las microondas, es decir, una longitud de onda típicamente comprendida entre 1mm y 1m, y n el índice de refracción del material dieléctrico en el que se forman las microestructuras.where A is the chosen target wavelength from the range of wavelengths corresponding to microwaves, that is, a wavelength typically comprised between 1mm and 1m, and n the refractive index of the dielectric material in which the microstructures are formed.

En el caso de que este componente holográfico tenga una cara plana (superficie 2D) como se muestra en la figura 2b, se trata de un cálculo de interferencias en esta cara plana entre el haz incidente emitido por la fuente y el haz de salida que, en el caso de una antena de haz orientable, es una onda plana con un ángulo de salida (en modo de emisión) correspondiente al ángulo de orientación del haz. La altura y el tamaño de cada microestructura MS de CH (que también puede verse en la figura 5c) se determinan experimentalmente o se calculan para igualar el retardo de fase de módulo 2n introducido localmente por cada microestructura, con en el conjugado de la fase del holograma en ese mismo punto.In the case that this holographic component has a flat face (2D surface) as shown in figure 2b, it is a calculation of interference on this flat face between the incident beam emitted by the source and the output beam that, in the case of a steerable beam antenna, it is a plane wave with an exit angle (in emission mode) corresponding to the angle of orientation of the beam. The height and size of each MS microstructure of CH (which can also be seen in figure 5c) are determined experimentally or calculated to equal the phase delay of modulus 2n introduced locally by each microstructure, with in the conjugate of the phase of the hologram at that same point.

La implementación de sublongitudes de onda de las microestructuras MS se realiza a partir de una malla geométrica M generalmente de base cartesiana, es decir, rectangular o incluso cuadrada, como se muestra en las figuras 5a, 5b y 5c. También se puede prever una malla hexagonal o incluso circular. Dentro de esta malla, la base de una microestructura no puede, por supuesto, exceder una malla (o celda) de la malla, pero sólo puede ocuparla parcialmente. Algunas mallas pueden estar vacías, otras totalmente ocupadas por la base de la microestructura, y para otras, la base de la microestructura sólo ocupa parcialmente la malla correspondiente, dependiendo de la implementación determinada.The implementation of sub-wavelengths of the MS microstructures is carried out from a geometric mesh M generally of Cartesian base, that is, rectangular or even square, as shown in Figures 5a, 5b and 5c. A hexagonal or even circular mesh can also be provided. Within this mesh, the base of a microstructure cannot, of course, exceed a mesh (or cell) of the mesh, but can only partially occupy it. Some meshes may be empty, others fully occupied by the microstructure base, and for others, the microstructure base only partially occupies the corresponding mesh, depending on the given implementation.

Sin embargo, esta simple implementación causa un error de fase debido a la resolución del muestreo y por lo tanto una reducción en la eficiencia de la apertura de la antena. Para resolver este problema, se elige una base de malla en un sistema de coordenadas adecuado para ajustar la fase de la mejor manera posible. Una estructura geométrica de sublongitud de onda se realiza a partir de una malla M que coincide con las líneas isofásicas en una dirección y con las líneas de gradiente de fase en direcciones respectivamente perpendiculares a las líneas isofásicas, como se muestra en las Figs. 6a y 6b.However, this simple implementation causes a phase error due to the resolution of the sampling and therefore a reduction in the efficiency of the antenna aperture. To solve this problem, a mesh base is chosen in a suitable coordinate system to adjust the phase in the best possible way. A sub-wavelength geometric structure is made from an M mesh that coincides with the isophasic lines in one direction and with the phase gradient lines in directions respectively perpendicular to the isophasic lines, as shown in Figs. 6a and 6b.

Para mejorar la eficiencia de la orientación en ángulos de baja elevación (ángulo alto 0), las microestructuras del componente holográfico pueden formarse en una superficie no plana, es decir, en una superficie tridimensional predeterminada, como una superficie con simetría de revolución como un cono, una esfera o cualquier superficie tridimensional arbitraria.To improve the efficiency of orientation at low elevation angles (high angle 0), the microstructures of the holographic component can be formed on a non-planar surface, that is, on a predetermined three-dimensional surface, such as a surface with symmetry of revolution such as a cone. , a sphere or any arbitrary three-dimensional surface.

Las microestructuras están todas formadas por material dieléctrico en formas predefinidas, ya sea sobresaliendo en forma de pilares o huecas en forma de agujeros. También es posible una combinación de agujeros y pilares. Las microestructuras tienen cualquier forma, preferiblemente con ejes de simetría. Tienen una sección cuadrada, hexagonal o circular, o una combinación de diferentes geometrías, o una sección que se ajusta a las líneas de isofase y de gradiente de fase. Pueden ser constantes en su sección a lo largo de su altura o variables como en el caso de una estructura piramidal, cónica, etc. La altura de las microestructuras MS es generalmente la misma (como se muestra en la Figura 5c), pero no necesariamente. Pueden ser perpendiculares a la superficie del componente o inclinadas, por ejemplo, 30°. También es posible tener una inclinación variable sobre el mismo componente. La inclinación se determina experimentalmente, típicamente en función de la dirección de la inflexión o incidencia del haz. The microstructures are all made up of dielectric material in predefined shapes, either sticking out in the form of pillars or hollow in the form of holes. A combination of holes and pillars is also possible. The microstructures have any shape, preferably with axes of symmetry. They have a square, hexagonal or circular section, or a combination of different geometries, or a section that conforms to the isophase and phase gradient lines. They can be constant in their section throughout their height or variable as in the case of a pyramidal or conical structure, etc. The height of the MS microstructures is generally the same (as shown in Figure 5c), but not necessarily. They can be perpendicular to the component surface or inclined, for example 30 °. It is also possible to have a variable slope on the same component. The inclination is determined experimentally, typically as a function of the direction of the inflection or incidence of the beam.

De acuerdo con una generalización del modo de realización anterior, y aún para realizar la función de colimación o enfoque (según el modo de emisión o recepción) y la función de desviación del haz, el componente holográfico CH comprende capas superpuestas de microestructuras MS de sublongitud de onda formadas en el volumen de las mismas e implantadas de acuerdo con una disposición tridimensional no periódica determinada por un cálculo de interferencias sobre dicho volumen, entre el haz emitido por la fuente incidente en este volumen y el haz de salida deseado. Este volumen se apoya, por supuesto, en la cara del componente CH en el que se forman las microestructuras; este volumen está delimitado en particular por esta cara. El cálculo de la interferencia de volumen puede realizarse experimentalmente mediante ajustes sucesivos o mediante cálculo, por ejemplo transformando el volumen de CH en una pila de K superficies 2D o 3D paralelas entre sí (con K un entero típicamente comprendido entre 2 y 100) en cada una de las cuales se calcula un patrón de interferencia de superficie. El apilamiento de capas de microestructuras se obtiene, por ejemplo, haciendo coincidir, para cada punto de cálculo del volumen, una microestructura cuya altura se reduce en un factor K y cuya sección permite generar un retardo de fase local correspondiente al conjugado de la fase del holograma en este mismo punto reducido en un factor K.According to a generalization of the previous embodiment, and even to perform the collimation or focus function (depending on the emission or reception mode) and the beam deflection function, the holographic component CH comprises superimposed layers of MS microstructures of sub-length waveforms formed in their volume and implanted according to a non-periodic three-dimensional arrangement determined by a calculation of interferences on said volume, between the beam emitted by the incident source in this volume and the desired output beam. This volume rests, of course, on the face of the CH component in which the microstructures are formed; this volume is delimited in particular by this face. The calculation of the volume interference can be carried out experimentally by successive adjustments or by calculation, for example by transforming the volume of CH into a stack of K parallel 2D or 3D surfaces (with K being an integer typically between 2 and 100) in each one of which a surface interference pattern is calculated. The stacking of microstructure layers is obtained, for example, by matching, for each volume calculation point, a microstructure whose height is reduced by a factor K and whose section makes it possible to generate a local phase delay corresponding to the conjugate of the phase of the hologram at this same point reduced by a factor K.

Otro modo de obtener la distribución de las microestructuras 3D consiste, a partir del cálculo de interferencias obtenido en la cara de la componente CH entre el haz incidente emitido por la fuente y el haz de salida, en proyectar la sección de cada una de las microestructuras en el volumen del componente siguiendo las curvas resultantes de la intersección entre los planos isofásicos del holograma de volumen y los planos que contienen los gradientes de fase.Another way of obtaining the distribution of the 3D microstructures consists, from the interference calculation obtained on the face of the CH component between the incident beam emitted by the source and the output beam, in projecting the section of each of the microstructures in the volume of the component following the curves resulting from the intersection between the isophasic planes of the volume hologram and the planes containing the phase gradients.

En otras palabras, se puede realizar este cálculo de interferencia sobre dicho volumen:In other words, you can perform this interference calculation on that volume:

• de manera discreta para diferentes valores de z (dimensión de la pila); es una especie de reiteración para varias superficies de implementación consideradas a diferentes valores de z, del cálculo de interferencias 2D descrito anteriormente para una sola superficie de implementación. La altura y la sección de las microestructuras se determinará entonces en cada una de estas superficies como se ha indicado en lo que antecede, o• discretely for different values of z (dimension of the stack); it is a kind of reiteration for several implementation surfaces considered at different values of z, of the 2D interference calculation described above for a single implementation surface. The height and section of the microstructures will then be determined on each of these surfaces as indicated above, or

• de manera continua en z, la altura y la sección de las microestructuras siendo entonces determinadas por el propio cálculo.• continuously in z, the height and section of the microstructures being then determined by the calculation itself.

Este componente CH está alojado en el segundo dispositivo de desviación y por lo tanto está sujeto a rotación alrededor del eje 02 por el segundo mecanismo de rotación. Este componente holográfico CH permite un aumento de peso y de eficiencia. This CH component is housed in the second deflection device and is therefore subject to rotation around axis 02 by the second rotation mechanism. This holographic CH component allows for increased weight and efficiency.

Un ejemplo de una configuración con un componente holográfico CH se muestra en la Figura 2b: un solo prisma C1 que desvía el haz en un ángulo fijo 01 con respecto a su eje de rotación 01, se utiliza en la apertura de la antena. Como ya se ha indicado, para asegurar una cobertura angular completa, es necesario que el prisma C1 y el componente holográfico CH desvíen el haz con 01>02. La rotación de C1 alrededor del eje 01 proporcionada por el primer mecanismo de rotación, permite que el haz describa un círculo alrededor de 01, que combinado con una rotación del conjunto C1 y CH alrededor del eje de giro 02 proporcionado por el segundo mecanismo de rotación, permite que el haz se coloque en un cono de ángulo sólido con un valor de 2n(1-cos(201)).An example of a configuration with a holographic component CH is shown in Figure 2b: a single prism C1 that deflects the beam at a fixed angle 01 with respect to its axis of rotation 01, is used in the aperture of the antenna. As already indicated, to ensure complete angular coverage, it is necessary that the prism C1 and the holographic component CH deflect the beam with 01> 02. The rotation of C1 around the axis 01 provided by the first rotation mechanism, allows the beam to describe a circle around 01, which combined with a rotation of the set C1 and CH around the axis of rotation 02 provided by the second rotation mechanism , allows the beam to be placed in a solid angle cone with a value of 2n (1-cos (201)).

También es posible añadir a las configuraciones anteriores, un mecanismo de traslación de los medios de emisión S//recepción a lo largo del eje vertical (paralelo al eje 02) para controlar la apertura del haz emitido y recibido.It is also possible to add to the previous configurations, a mechanism for translating the transmission means S // reception along the vertical axis (parallel to axis 02) to control the opening of the emitted and received beam.

Para ayudar a los dos dispositivos de desviación y/o compensar la variación de la desviación de C2 cuando se modifica la frecuencia de la onda emitida por la fuente S, también es posible añadir a las configuraciones anteriores una mecánica de traslación de los medios de emisión S /recepción en el plano normal al eje 02. Esto es particularmente útil para generar pequeños ángulos de desviación y evita la necesidad de realizar un giro completo (= un giro completo del segundo mecanismo de rotación) especialmente alrededor de puntos singulares como los que se encuentran en la dirección de 02 por ejemplo. Esto permite un control fácil y total del haz (posición y apertura).To help the two deviation devices and / or compensate for the variation of the deviation of C2 when the frequency of the wave emitted by the source S is modified, it is also possible to add to the previous configurations a translation mechanism of the emission means. S / reception in the plane normal to axis 02. This is particularly useful for generating small deflection angles and avoids the need to perform a complete turn (= one complete turn of the second rotation mechanism) especially around singular points such as those shown. found at the address of 02 for example. This allows easy and total control of the beam (position and aperture).

En los ejemplos anteriores, el segundo dispositivo de desviación tenía uno o más prismas, pero puede no tener prisma. Esta alternativa a los modos de realización descritos anteriormente, que ahorra espacio se basa en una combinación del dispositivo de conformación del haz emitido por la fuente y el segundo dispositivo de desviación, utilizando configuraciones de tipo de antena reflectora; esta combinación permanece asociada al segundo mecanismo de rotación R2 alrededor del eje 02. El haz emitido por la fuente es, por ejemplo, desviado y distribuido en el primer dispositivo de desviación por:In the examples above, the second deflection device had one or more prisms, but may not have a prism. This space-saving alternative to the previously described embodiments is based on a combination of the source beam shaping device and the second deflection device, using reflector antenna type configurations; this combination remains associated with the second rotation mechanism R2 around axis 02. The beam emitted by the source is, for example, deflected and distributed in the first deflection device by:

• una configuración tipo Cassegrain fuera del eje con un espejo primario parabólico M1 y un espejo secundario cóncavo M2, como se muestra en la figura 7a,• an off-axis Cassegrain configuration with a parabolic primary mirror M1 and a concave secondary mirror M2, as shown in figure 7a,

• una configuración tipo Cassegrain en la que el espejo M1 es un espejo con red de reflectores (“reflectarray mirror” en inglés), como se muestra en la Figura 7b.• a Cassegrain-type configuration in which mirror M1 is a reflectarray mirror, as shown in Figure 7b.

Para estas dos variantes de reflectores, el espejo secundario cóncavo M2 puede ser reemplazado por cualquier otro tipo de reflector para lograr configuraciones gregorianas, ADE (acrónimo de la expresión anglosajona “Axially Displaced Ellipse”) o Dielguide (también conocido con la denominación anglosajona “Splashplate”).For these two reflector variants, the M2 concave secondary mirror can be replaced by any other type of reflector to achieve Gregorian configurations, ADE (acronym for the Anglo-Saxon expression "Axially Displaced Ellipse") or Dielguide (also known by the Anglo-Saxon name "Splashplate ”).

La invención también tiene como objeto una antena orientable que comprende un sistema de desviación como el descrito, y los medios de emisión S/recepción de microondas dispuestos en el foco del dispositivo de conformación como se muestra en las figuras ya descritas.The invention also has as its object a steerable antenna comprising a deflection system as described, and the microwave transmission / reception means S arranged at the focus of the shaping device as shown in the figures already described.

En todas las configuraciones descritas, la fuente S puede ser monopulso, conectada o no a una "T mágica" que permite la extracción directa de señales monopulso (suma y diferencias a lo largo de los dos ejes del cono). Estas señales permiten conocer la diferencia de ángulo entre el objetivo y la suma del ángulo de apuntamiento del haz, que se conoce añadiendo codificadores en los tres ejes de rotación del dispositivo. Esto permite medir la desviación de un objetivo en el lóbulo de radiación principal del patrón de radiación de la fuente.In all the configurations described, the source S can be monopulse, connected or not to a "magic T" that allows the direct extraction of monopulse signals (sum and differences along the two axes of the cone). These signals make it possible to know the angle difference between the target and the sum of the beam's pointing angle, which is known by adding encoders on the three axes of rotation of the device. This makes it possible to measure the deviation of a target in the main radiation lobe from the source radiation pattern.

También se pueden realizar alternativas a todos estos modos de realización de una antena orientable combinando una fuente no puntual (o más generalmente medios de emisión-recepción no puntuales), su dispositivo de conformación y el segundo dispositivo de desviación para formar un conjunto configurado para emitir una onda plana en el primer dispositivo de desviación en modo de emisión o para recibir una onda plana del primer dispositivo de desviación en modo de recepción. Este conjunto es, por ejemplo, en sí mismo una antena de red A (con placas (“patchs antenna” en inglés), como se muestra en la Fig. 8a, con ranura, Vivaldi, ...), sin cambiadores de fase o con cambiadores de fase fijos. De hecho, esta antena de red no tiene que estar equipada con cambiadores de fase, ya que el desplazamiento del ángulo 02+013 se lleva a cabo por el sistema de desviación. Por otro lado, puede tener varios canales para realizar un procesamiento avanzado de radar. La antena de red puede colocarse perpendicularmente al eje 02 como se muestra en las figuras 8a y 8b, pero esto no es necesario. También se puede colocar directamente contra el prisma C1. Cualquiera que sea su configuración, esta antena de red A está asociada con el segundo mecanismo de rotación R2 alrededor del eje 02.Alternatives to all these embodiments of a steerable antenna can also be made by combining a non-point source (or more generally non-point emission-reception means), its shaping device and the second deflection device to form a set configured to emit a plane wave in the first deflector in transmit mode or to receive a plane wave from the first deflector in receive mode. This assembly is, for example, itself an antenna of network A (with plates (“patchs antenna” in English), as shown in Fig. 8a, with slot, Vivaldi, ...), without phase changers or with fixed phase changers. In fact, this network antenna does not have to be equipped with phase changers, since the offset of the angle 02 + 013 is carried out by the deflection system. On the other hand, you can have multiple channels to do advanced radar processing. The network antenna can be positioned perpendicular to axis 02 as shown in Figures 8a and 8b, but this is not necessary. It can also be placed directly against the C1 prism. Whatever its configuration, this network antenna A is associated with the second rotation mechanism R2 around the axis 02.

Es posible encender la antena de la red A como se muestra en la figura 8b. El ángulo de encendido 02 asegura que no se pierda el rendimiento de las placas (“patchs” en inglés) en la dirección de apuntamiento fijo de la antena. It is possible to turn on the antenna of network A as shown in figure 8b. The 02 firing angle ensures that the performance of the patches in the fixed pointing direction of the antenna is not lost.

Este conjunto, configurado para emitir una onda plana desviada hacia el primer dispositivo de desviación en modo de emisión (o para recibir una onda plana desviada por el primer dispositivo de desviación en modo de recepción), también puede ser una antena reflectora, un cono de alta ganancia, u otra.This assembly, configured to emit a plane wave deflected towards the first deflector in emission mode (or to receive a plane wave deflected by the first deflector in receive mode), can also be a reflecting antenna, a cone of high gain, or other.

Estas alternativas descritas en relación con las figuras 7a, 7b, 8a, 8b, también se aplican a un primer dispositivo de desviación con un solo prisma C1. These alternatives described in relation to Figures 7a, 7b, 8a, 8b, also apply to a first deflection device with a single prism C1.

Para estos modos de realización, cada prisma (C1 y opcionalmente C3) del primer dispositivo de desviación está asociado con un mecanismo de rotación alrededor de 01 (R1 y opcionalmente R3), mientras que un único mecanismo de rotación alrededor de 02 (R2) está asociado con el segundo dispositivo de desviación que comprende uno o más prismas (C2 o CH y opcionalmente C4), o una configuración tipo Cassegrain, o una antena de red. Y tenemos: 0°< (01, 02) < 90°.For these embodiments, each prism (C1 and optionally C3) of the first deflection device is associated with a rotation mechanism around 01 (R1 and optionally R3), while a single rotation mechanism around 02 (R2) is associated with the second deflection device comprising one or more prisms (C2 or CH and optionally C4), or a Cassegrain type configuration, or a network antenna. And we have: 0 ° <(01, 02) <90 °.

Un carenado se utiliza ventajosamente para abarcar la fuente y opcionalmente el dispositivo de conformación o incluso el primer dispositivo de desviación. Este carenado está cubierto por fuera o revestido por dentro con material absorbente que permite absorber las ondas emitidas por la fuente S pero no interceptadas por la lente L, así como los reflejos parásitos del dispositivo. Esto ayuda a mejorar el patrón de radiación de la antena y a reducir su área equivalente al radar. Este absorbente puede estar hecho de material dieléctrico y/o magnético (o de composite), estructurado en una escala de sublongitud de onda para reducir el nivel de las reflexiones en las interfaces aire/absorbente.A fairing is advantageously used to encompass the source and optionally the shaping device or even the first diverter device. This fairing is covered on the outside or lined on the inside with absorbent material that makes it possible to absorb the waves emitted by the source S but not intercepted by the lens L, as well as the parasitic reflections of the device. This helps to improve the radiation pattern of the antenna and reduce its radar equivalent area. This absorber can be made of dielectric and / or magnetic material (or composite), structured on a sub-wavelength scale to reduce the level of reflections at the air / absorber interfaces.

Esta estructuración puede hacerse de dos maneras:This structuring can be done in two ways:

• O bien utilizando una capa compuesta por microestructuras de sublongitudes de onda de manera que la estructura se adapte localmente en altura y grosor para presentar el índice efectivo equivalente (como se presenta en la patente FR 2 980 648) que permite producir una capa antirreflejo adaptada localmente a la incidencia y frecuencia de la onda incidente.• Or by using a layer composed of microstructures of sub-wavelengths so that the structure adapts locally in height and thickness to present the equivalent effective index (as presented in patent FR 2 980 648) that allows to produce an adapted antireflection layer locally to the incidence and frequency of the incident wave.

• Ya sea utilizando una estructuración tridimensional de tipo piramidal, por ejemplo (véase el artículo de W. H.• Either using a three-dimensional pyramidal structure, for example (see the article by W. H.

Southwell "Pyramid-array surface-relief structures producing antireflection index matching on optical surfaces", J. Opt. Soc. A., Vol 8, No 3, marzo de 1991) en la interfaz orientando, por ejemplo, las microestructuras de sublongitud de onda según la incidencia del haz. Esta orientación no es esencial, se puede mantener una orientación normal a la superficie del carenado.Southwell "Pyramid-array surface-relief structures producing antireflection index matching on optical surfaces", J. Opt. Soc. A., Vol 8, No 3, March 1991) at the interface by orienting, for example, the sub-wavelength microstructures according to the incidence of the beam. This orientation is not essential, an orientation normal to the fairing surface can be maintained.

Dependiendo de la longitud de onda operativa del dispositivo, el tamaño de las microestructuras es por lo tanto diferente. Estas superficies estructuradas pueden ser producidas por maquinado, fabricación aditiva o grabado químico.Depending on the operating wavelength of the device, the size of the microstructures is therefore different. These structured surfaces can be produced by machining, additive manufacturing, or chemical etching.

Las ventajas de la invención son las siguientes:The advantages of the invention are as follows:

❖ La mecánica que se debe establecer para este tipo de sistema de desviación es más fiable que las bielas (motores de anillos). La masa giratoria es baja porque el uso de materiales dieléctricos plásticos permite el uso de técnicas de fabricación aditivas, y asegura un peso razonable para una mecánica rápida y ligera. El dimensionamiento de los actuadores y el servocontrol de los mecanismos de rotación no dependen de la distribución de la masa en la parte emisora, lo que facilita la modularidad.❖ The mechanics that must be established for this type of deviation system is more reliable than connecting rods (ring motors). The rotating mass is low because the use of plastic dielectric materials allows the use of additive manufacturing techniques, and ensures a reasonable weight for fast and light mechanics. The dimensioning of the actuators and the servo control of the rotation mechanisms do not depend on the distribution of the mass in the emitting part, which facilitates modularity.

❖ El rango angular accesible por el sistema en emisión/recepción es 3n sr (desviación máxima 120°) en comparación con menos de n sr (desviación máxima 60°) para otros sistemas.❖ The angular range accessible by the system in transmission / reception is 3n sr (maximum deviation 120 °) compared to less than n sr (maximum deviation 60 °) for other systems.

❖ El uso de prismas dieléctricos asegura el ancho de banda y hace que este sistema sea accesible en las frecuencias más altas.❖ The use of dielectric prisms ensures the bandwidth and makes this system accessible at the highest frequencies.

❖ El uso de un emisor central reduce los costos al utilizar un emisor de potencia centralizada (por ejemplo, -tubo de onda progresiva - TOP) para las altas frecuencias; no es necesario recurrir a juntas rotativas para pasar la señal de microondas.❖ The use of a central emitter reduces costs by using a centralized power emitter (for example, -progressive wave tube - TOP) for high frequencies; no need to use rotating unions to pass the microwave signal.

❖ El control de la posición de la fuente en relación con la lente a lo largo del eje perpendicular permite controlar la apertura del haz. ❖ Controlling the position of the source in relation to the lens along the perpendicular axis allows control of the beam aperture.

Claims (20)

REIVINDICACIONES 1. Sistema de desviación controlable de un haz de microondas incidente con una longitud de onda de entre 1 mm y 1 m, que comprende: 1. Controllable deflection system of an incident microwave beam with a wavelength between 1 mm and 1 m, comprising: - un dispositivo de formación dispuesto a lo largo de un eje óptico y configurado para colimar dicho haz en modo de emisión o enfocar dicho haz en modo de recepción,- a forming device arranged along an optical axis and configured to collimate said beam in emission mode or focus said beam in receive mode, - un primer dispositivo para desviar un haz de microondas incidente que comprende un primer componente dieléctrico difractivo (C1) con microestructuras de sublongitud de onda dispuestas de manera que formen un material artificial que presenta una variación periódica del índice de refracción efectivo, denominado primer componente dieléctrico difractivo, estando este primer componente dieléctrico difractivo asociado a un primer mecanismo de rotación (R1) sobre un primer eje controlable (01), caracterizado porque comprende aguas arriba del primer dispositivo de desviación en el modo de emisión o aguas abajo del primer dispositivo de desviación en el modo de recepción:- a first device for deflecting an incident microwave beam comprising a first diffractive dielectric component (C1) with sub-wavelength microstructures arranged so as to form an artificial material exhibiting a periodic variation of the effective refractive index, called the first dielectric component diffractive, this first diffractive dielectric component being associated with a first rotation mechanism (R1) on a first controllable axis (01), characterized in that it comprises upstream of the first deflection device in the emission mode or downstream of the first deflection device in receive mode: - un segundo dispositivo de desviación configurado para desviar un haz de microondas incidente desde el dispositivo de formación hacia el primer dispositivo de desviación en modo de emisión, o para desviar un haz de microondas incidente desde el primer dispositivo de desviación hacia el dispositivo de formación en modo de recepción, estando este segundo dispositivo de desviación asociado a un segundo mecanismo de rotación (R2) sobre un segundo eje controlable (02) que coincide con el eje óptico del dispositivo de formación,- a second deflection device configured to deflect an incident microwave beam from the forming device towards the first deflection device in emission mode, or to deflect an incident microwave beam from the first deflection device towards the forming device in reception mode, this second deflection device being associated with a second rotation mechanism (R2) on a second controllable axis (02) that coincides with the optical axis of the forming device, porque el ángulo (01, 02) formado por el primer y segundo eje de rotación es mayor que 0° y menor o igual a 90°, y porque el primer mecanismo de rotación (R1) es integral con el segundo mecanismo de rotación (R2) de tal manera que una rotación del segundo mecanismo de rotación sobre su eje controlable (02) provoca una rotación del primer mecanismo de rotación sobre este mismo eje. because the angle (01, 02) formed by the first and second axis of rotation is greater than 0 ° and less than or equal to 90 °, and because the first rotation mechanism (R1) is integral with the second rotation mechanism (R2 ) in such a way that a rotation of the second rotation mechanism about its controllable axis (02) causes a rotation of the first rotation mechanism about this same axis. 2. Sistema de desviación controlable según la reivindicación anterior, caracterizado porque el primer dispositivo de desviación comprende otro componente dieléctrico difractivo (C3) con microestructuras de sublongitud de onda dispuesto en paralelo al primer componente dieléctrico difractivo (C1), denominado tercer componente dieléctrico difractivo, estando este tercer componente dieléctrico difractivo asociado a un tercer mecanismo de rotación (R3) sobre el primer eje controlable (01), independiente del primer mecanismo de rotación (R1) e integral con el segundo mecanismo de rotación (R2). 2. Controllable deflection system according to the preceding claim, characterized in that the first deflection device comprises another diffractive dielectric component (C3) with sub-wavelength microstructures arranged in parallel to the first diffractive dielectric component (C1), called the third diffractive dielectric component, this third diffractive dielectric component being associated with a third rotation mechanism (R3) on the first controllable axis (01), independent of the first rotation mechanism (R1) and integral with the second rotation mechanism (R2). 3. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo dispositivo de desviación comprende un componente dieléctrico difractivo (C2) con microestructuras de sublongitud de onda, denominado segundo componente dieléctrico difractivo, y el dispositivo para formar el haz emitido por el medio emisor o recibido por el medio receptor comprende una lente (L). 3. System controllable bypass according to one of preceding claims, wherein the deflection device comprises second diffractive dielectric component (C2) with microstructures subwavelength called second dielectric diffractive component, and the device for forming the beam emitted by the emitting means or received by the receiving means comprises a lens (L). 4. Sistema de desviación controlable según la reivindicación anterior, caracterizado porque el segundo dispositivo de desviación comprende otro componente dieléctrico difractivo (C4) con microestructuras de sublongitud de onda dispuesto en paralelo al primer componente dieléctrico difractivo (C1), denominado cuarto componente dieléctrico difractivo. 4. System controllable bypass according to the preceding claim, characterized in that the second deflecting means comprises a further diffractive dielectric component (C4) with microstructures subwavelength arranged parallel to the first diffractive dielectric component (C1), called the fourth diffractive dielectric component. 5. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque la lente (L) del dispositivo formador de haz es una lente difractiva dieléctrica con microestructuras. 5. System controllable bypass according to one of claims 3 to 4, characterized in that the lens (L) of the forming beam device is a diffractive lens dielectric microstructures. 6. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque la lente (L) del dispositivo formador de haz es una lente refractiva dieléctrica con microestructuras. 6. System controllable bypass according to one of claims 3 to 4, characterized in that the lens (L) of the forming beam device is a refractive lens dielectric microstructures. 7. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque la lente (L) del dispositivo formador de haz es una lente refractiva dieléctrica sólida. 7. System controllable bypass according to one of claims 3 to 4, characterized in that the lens (L) of the forming beam device is a solid dielectric refractive lens. 8. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque la lente (L) del dispositivo formador de haz y el segundo componente dieléctrico difractivo (C2) se combinan para formar un componente holográfico no resonante (CH) con dos caras, con microestructuras de sublongitud de onda formadas en una sola cara según una disposición no periódica determinada por un cálculo de la interferencia en dicha cara entre un haz incidente y un haz de salida predeterminado, y porque el componente holográfico (CH) está asociado con el segundo mecanismo de rotación (R2). 8. System controllable bypass according to one of claims 3 to 4, characterized in that the lens (L) of the forming beam device and the second dielectric component diffractive (C2) are combined to form a nonresonant holographic component (CH) with two faces, with sub-wavelength microstructures formed on a single face according to a non-periodic arrangement determined by a calculation of the interference on that face between an incident beam and a predetermined exit beam, and because the holographic component (CH) is associated with the second rotation mechanism (R2). 9. Sistema de desviación controlable según la reivindicación anterior, caracterizado porque las microestructuras (MS) del componente holográfico (CH) se forman en una superficie tridimensional predeterminada. 9. System according controllable bypass the preceding claim, characterized in that the microstructures (MS) of the holographic component (CH) are formed in a predetermined three - dimensional surface. 10. Sistema de desviación controlable según la reivindicación 9, caracterizado porque las microestructuras del componente holográfico (CH) se forman en un volumen predeterminado que descansa sobre dicha cara del componente holográfico, y se implantan según una disposición tridimensional no periódica. 10. System controllable bypass according to claim 9, characterized in that the microstructures of the holographic component (CH) are formed in a predetermined volume resting on said face of the holographic component, and implanted as a non - periodic three - dimensional arrangement. 11. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el dispositivo formador de haces y el segundo dispositivo de desviación se combinan para formar un sistema de espejos tipo Cassegrain. 11. System controllable bypass according to one of claims 1 to 2, wherein the beam forming device and the second deflecting means are combined to form a Cassegrain mirror system. 12. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada componente dieléctrico difractivo es un prisma o una red. 12. System according controllable deflection of the preceding claims, wherein each dielectric diffractive component is a prism or a network. 13. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo dispositivo de desviación está configurado para desviar el haz en el primer dispositivo de desviación con incidencia normal. 13. System according controllable deflection of the preceding claims, wherein the second deflecting means configured to deflect the beam in the first deflection device at normal incidence. 14. Sistema de desviación controlable según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer dispositivo de desviación desvía el haz con un primer ángulo de desviación (01, 013) con respecto al primer eje (01), el segundo dispositivo de desviación desvía el haz con un segundo ángulo de desviación (02, 02+04) con respecto al segundo eje (02), y porque el primer ángulo de desviación es mayor o igual al segundo ángulo de desviación. 14. System controllable bypass according to one of the preceding claims, wherein the first deflecting means deflects the beam with a first deflection angle (01, 013) with respect to the first axis (01), the second deflecting means deflects the beam with a second angle of deviation (02, 02 + 04) with respect to the second axis (02), and because the first angle of deviation is greater than or equal to the second angle of deviation. 15. Antena de haz orientable que comprende medios para emitir/recibir un haz de microondas con una longitud de onda de entre 1 mm y 1 m y un sistema para desviar el haz según una de las reivindicaciones anteriores. 15. steerable beam antenna comprising means for transmitting / receiving a microwave beam with a wavelength of from 1 mm to 1 m and a system to deflect the beam according to one of the preceding claims. 16. Antena de haz orientable según la reivindicación anterior, caracterizada porque los medios de emisión (S) están configurados para ser monopulso. 16. steerable beam antenna according to claim, characterized in that the emission means (S) are configured to be monopulse. 17. Antena de haz orientable según una de las reivindicaciones 15 o 16, caracterizada porque comprende un mecanismo de traslación de los medios de emisión/recepción a lo largo del segundo eje (02) y/o en un plano normal al segundo eje (02). 17. Antenna steerable beam according to one of claims 15 or 16, comprising a translation mechanism of the means of emission / reception along the second axis (02) and / or in a plane normal to the second axis (02 ). 18. Antena de haz orientable que comprende 18. Steerable beam antenna comprising - medios de emisión/recepción de un haz de microondas con una longitud de onda de entre 1 mm y 1 m que comprende una antena de la red (A) dispuesta perpendicularmente o no con respecto a un eje óptico, y - un sistema para desviar el haz, que comprende un primer dispositivo de desviación de un haz de microondas incidente que comprende un primer componente dieléctrico difractivo (C1) con microestructuras de sublongitud de onda dispuestas de manera que formen un material artificial que presenta una variación periódica del índice de refracción efectivo, denominado primer componente dieléctrico difractivo, estando este primer componente dieléctrico difractivo asociado a un primer mecanismo de rotación (R1) sobre un primer eje controlable (01),- means of emission / reception of a microwave beam with a wavelength between 1 mm and 1 m comprising an antenna of the array (A) arranged perpendicularly or not with respect to an optical axis, and - a system for deflecting the beam, comprising a first device for deflecting an incident microwave beam comprising a first diffractive dielectric component (C1) with sub-wavelength microstructures arranged so as to form an artificial material exhibiting a periodic variation of the effective refractive index , called the first diffractive dielectric component, this first diffractive dielectric component being associated with a first rotation mechanism (R1) about a first controllable axis (01), en la quein which los medios de emisión/recepción están asociados a un segundo mecanismo de rotación (R2) sobre un segundo eje controlable (02) que coincide con el eje óptico de la antena de la red (A),the transmission / reception means are associated with a second rotation mechanism (R2) on a second controllable axis (02) that coincides with the optical axis of the antenna of the network (A), el ángulo (01, 02) formado por el primer y el segundo eje de rotación es mayor que 0° y menor o igual a 90°, el primer mecanismo de rotación (R1) está integrado en el segundo mecanismo de rotación (R2) de tal manera que una rotación del segundo mecanismo de rotación sobre su eje controlable (02) provoca una rotación del primer mecanismo de rotación sobre este mismo ejethe angle (01, 02) formed by the first and second axis of rotation is greater than 0 ° and less than or equal to 90 °, the first rotation mechanism (R1) is integrated in the second rotation mechanism (R2) of such that a rotation of the second rotation mechanism about its controllable axis (02) causes a rotation of the first rotation mechanism about this same axis los medios de emisión/recepción están configurados para colimar dicho haz en el modo de emisión o para enfocar dicho haz en el modo de recepción y formar un haz incidente en el primer dispositivo de desviación en el modo de emisión o para recibir un haz del primer dispositivo de desviación en el modo de recepción.the transmitting / receiving means are configured to collimate said beam in the emission mode or to focus said beam in the receive mode and form an incident beam at the first deflector in the emission mode or to receive a beam from the first Bypass device in receive mode. 19. Antena de haz orientable según la reivindicación anterior, caracterizada porque la antena de la red (A) está dispuesta perpendicularmente con respecto al eje óptico. 19. steerable beam antenna according to claim, wherein the network antenna (A) is disposed perpendicularly with respect to the optical axis. 20. Antena de haz orientable según una de las reivindicaciones 18 o 19, caracterizada porque la antena de la red está encendida. 20. steerable beam antenna according to claim 18 or 19, wherein the network antenna is on.
ES17720058T 2016-04-22 2017-04-21 Aiming and deflection system for a microwave beam Active ES2834448T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1600670A FR3050577B1 (en) 2016-04-22 2016-04-22 DEFLECTION AND POINTING SYSTEM OF A HYPERFREQUENCY BEAM
PCT/EP2017/059481 WO2017182612A1 (en) 2016-04-22 2017-04-21 System for deflecting and pointing a microwave beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2834448T3 true ES2834448T3 (en) 2021-06-17

Family

ID=57233497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17720058T Active ES2834448T3 (en) 2016-04-22 2017-04-21 Aiming and deflection system for a microwave beam

Country Status (6)

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

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4111531A1 (en) 2020-02-25 2023-01-04 All.Space Networks Limited Prism for repointing reflector antenna main beam
CN113904721B (en) * 2021-10-19 2022-11-11 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Microwave-assisted wireless optical link acquisition tracking alignment system and method
CN114267956B (en) * 2021-12-21 2023-06-30 中国科学院光电技术研究所 Sub-wavelength structure transparent reflection super-surface device, beam scanning antenna and scanning method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3242496A (en) * 1948-08-06 1966-03-22 Sperry Rand Corp Scanning antenna system
FR2570886B1 (en) * 1984-09-21 1987-11-20 Thomson Csf ROTARY PRISM SCANNING MICROWAVE ANTENNA
FR2980648B1 (en) 2011-09-26 2014-05-09 Thales Sa LENS ANTENNA COMPRISING A DIFERACTIVE DIELECTRIC COMPONENT CAPABLE OF SHAPING A MICROWAVE SURFACE FRONT
JP5961087B2 (en) * 2011-10-17 2016-08-02 マクドナルド,デットワイラー アンド アソシエイツ コーポレーション Wide scan operability without keyhole antenna
FR3002697B1 (en) * 2013-02-22 2015-03-06 Thales Sa CONFIGURABLE HYPERFREQUENCY DEFLECTION SYSTEM

Also Published As

Publication number Publication date
SA518400273B1 (en) 2022-08-03
SG11201809271RA (en) 2018-11-29
FR3050577B1 (en) 2020-08-14
EP3446362B1 (en) 2020-10-14
FR3050577A1 (en) 2017-10-27
WO2017182612A1 (en) 2017-10-26
EP3446362A1 (en) 2019-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2907512T3 (en) lens antenna system
ES2805344T3 (en) High Gain Multibeam Antenna for 5G Wireless Communications
US3755815A (en) Phased array fed lens antenna
ES2706425T3 (en) Antenna system for satellites in low Earth orbit
ES2606707T3 (en) Method and apparatus for directing and stabilizing radio frequency beams using photonic crystal structures
ES2552763T3 (en) Multispectral compact scanning system
ES2641466T3 (en) Directional mobile antenna with shifting polarization switching of radiant panels
CN100533856C (en) Lens Antenna Assembly
ES2834448T3 (en) Aiming and deflection system for a microwave beam
ES2773652T3 (en) Power refocusing technique for multi-shape beam reflecting antennas
US20210328356A1 (en) Dielectric lens and electromagnetic device with same
US11474200B2 (en) Systems and methods for providing wide beam radar arrays
ES2755897T3 (en) Procedure to define the structure of a Ka-band antenna
ES2777792T3 (en) Device for an antenna system
ES2887704T3 (en) HPEM source, vehicle and procedure
US20210313701A1 (en) Antenna for transmitting and/or receiving an electromagnetic wave, and system comprising this antenna
US4721966A (en) Planar three-dimensional constrained lens for wide-angle scanning
RU2319261C1 (en) Radar antenna having reduced effective-dissipation area
ES2266472T3 (en) EXPLORATION ANTENNA SYSTEM.
US20190006769A1 (en) Transmit-array antenna comprising a mechanism for reorienting the direction of the beam
US20250007175A1 (en) Triple-mode monopulse tracking antenna and antenna system with risley prism beam steering
RU2314611C2 (en) Multichannel lens antenna having stabilizable/controllable angle directivity pattern
CN220233454U (en) Circularly polarized helical antenna array
Girard et al. Physical-optics analysis and design of a beam-forming network coupled to an imaging-system configuration for Ka-band satellite applications
KR102724494B1 (en) Transmitarray antenna for simultaneous beam forming and focusing