FR2490024A1

FR2490024A1 - ANTENNA FOR MISSILE AND MISSILE COMPRISING SUCH ANTENNA

Info

Publication number: FR2490024A1
Application number: FR8019257A
Authority: FR
Inventors: Francois Gautier; Pierre Crochet
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1982-03-12
Also published as: EP0047684A1; FR2490024B1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES ANTENNES A FENTES. L'UTILISATION D'UN GUIDE D'ONDE DE SYMETRIE AXIALE CONSTITUE DE DEUX PLAQUES METALLIQUES PARALLELES 6, 7 L'UNE DE CES PLAQUES 7 ETANT PERCEE DE FENTES, ET ALIMENTEE A L'AIDE D'UNE SONDE EXCICATRICE 8, PERMET L'UTILISATION DU VOLUME INTERIEUR A L'ANTENNE. APPLICATION AUX MISSILES.THE INVENTION RELATES TO SLOT ANTENNAS. THE USE OF AN AXIAL SYMMETRY WAVEGUIDE CONSTITUTES TWO PARALLEL METAL PLATES 6, 7 ONE OF THESE PLATES 7 BEING PIERCED WITH SLOTS, AND FEEDED WITH AN EXCICATORY PROBE 8, ALLOWS THEM USE OF THE INTERIOR VOLUME OF THE ANTENNA. APPLICATION TO MISSILES.

Description

EI S/VALEI S / VAL

La présente invention concerne une antenne pour missile; elle concerne également le missile sur lequel une telle antenne est installée. Les missiles actuels sont généralement équipés de dispositifs électromagnétiques permettant soit leur guidage soit la commande de mise à feu lorsque la cible est située à une distance inférieure à une distance donnée du missile. Ces dispositifs comportent une antenne dont les dimensions sont non négligeables et cette antenne est généralement disposée dans la pointe du missile interdisant ainsi 1O l'implantation d'éléments divers dans cette partie du missile et The present invention relates to a missile antenna; it also concerns the missile on which such an antenna is installed. Current missiles are generally equipped with electromagnetic devices allowing either their guidance or firing control when the target is located at a distance less than a given distance from the missile. These devices comprise an antenna whose dimensions are not negligible and this antenna is generally disposed in the tip of the missile thus prohibiting the implantation of various elements in this part of the missile and

occasionnant une perte importante de place. causing a significant loss of space.

La présente invention vise à pallier cet inconvénient par l'utilisation d'une antenne disposée dans la paroi du radome servant de pointe au missile, libérant de ce fait presque complètement le The present invention aims to overcome this disadvantage by the use of an antenna disposed in the wall of the radome serving as the missile point, thereby releasing almost completely the

volume intérieur de cette pointe.interior volume of this point.

Selon une caractéristique de l'invention, l'antenne pour missile comporte un guide d'onde formé par deux surfaces conductrices parallèles équidistantes possédant un axe de symétrie coincidant avec celui du missile, la surface conductrice extérieure de ce guide d'onde étant percée de fentes, et les surfaces constitutives du guide According to one characteristic of the invention, the missile antenna comprises a waveguide formed by two equidistant parallel conducting surfaces having an axis of symmetry coinciding with that of the missile, the outer conductive surface of this waveguide being pierced with slots, and the constituent surfaces of the guide

ayant une forme telle qu'elles sont partie de la pointe du missile. having a shape such that they are part of the tip of the missile.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa- Other advantages and features of the invention are

raîtront dans la description qui suit, illustrée à l'aide des figures qui in the description which follows, illustrated with the help of the figures

représentent: - la figure 1, l'emplacement de l'antenne selon l'invention sur la pointe du missile, - la figure 2, un exemple de disposition des fentes rayonnantes sur la surface extérieure de l'antenne selon l'invention, - la figure 3, un schéma montrant une vue en coupe de l'antenne selon l'invention montée dans la pointe d'un missile et, - la figure 4 une antenne selon l'invention réalisée sur le corps represent: - Figure 1, the location of the antenna according to the invention on the tip of the missile, - Figure 2, an example of arrangement of the radiating slots on the outer surface of the antenna according to the invention, - FIG. 3 is a diagram showing a sectional view of the antenna according to the invention mounted in the tip of a missile, and FIG. 4 an antenna according to the invention made on the body.

cylindrique d'un missile.cylindrical of a missile.

L'art antérieur présente différents types d'antennes pour les missiles. Les plus courantes sont constituées d'un ou de plusieurs guides d'ondes rectilignes percés de fentes réparties de telle façon que le diagramme de rayonnement présente les caractéristiques souhaitées. Ces guides d'ondes sont généralement placés dans le radome du missile de façon que leur axe de symétrie coincide avec celui du missile. Les dimensions importantes de ces antennes à guides d'ondes et plus particulièrement leur longueur, interdisent The prior art has different types of antennas for missiles. The most common consist of one or more rectilinear waveguides pierced with slots distributed in such a way that the radiation pattern has the desired characteristics. These waveguides are generally placed in the radome of the missile so that their axis of symmetry coincides with that of the missile. The important dimensions of these waveguide antennas and more particularly their length, prohibit

l'implantation d'autres dispositifs dans la pointe du missile. the installation of other devices in the tip of the missile.

L'invention remédie à ces inconvénients en n'utilisant, pour cette antenne, que l'épaisseur de la pointe du missile, laissant ainsi entièrement disponible le volume intérieur de cette pointe pour l'implantation de dispositifs divers, tel que par exemple les circuits The invention overcomes these disadvantages by using, for this antenna, only the thickness of the tip of the missile, thus leaving fully available the interior volume of this tip for the implantation of various devices, such as for example circuits

électroniques associés à ces antennes. associated with these antennas.

La figure 1 représente un schéma d'une pointe de missile. Elle comporte trois parties 2, 3, 10 distinctes. La partie supérieure 3 représente l'extrémité de la pointe du missile et du fait de sa taille et de sa forme effilée elle est constituée d'un matériau massif Figure 1 shows a diagram of a missile point. It has three parts 2, 3, 10 distinct. The upper part 3 represents the end of the tip of the missile and because of its size and its tapered shape it is made of a massive material

résistant aux contraintes mécaniques et thermiques, très impor- resistant to mechanical and thermal stress, very

tantes dans le cas d'un missile. La partie inférieure 10 de la pointe du missile qui est fixée sur le corps 1 du missile peut être réduite, et même supprimée si les caractéristiques radioélectriques de l'antenne constituée par la partie centale 2 nécessitent des dimensions importantes. La figure 2 représente un schéma de la surface de l'antenne 2 suivant l'invention dans le cas particulier d'une pointe de missile de forme conique. Sur cette figure, les fentes rayonnantes 4 sont disposées selon des génératrices 5 du cone 2 constituant le guide d'onde suivant ainsi les lignes de courant générées par l'excitation de ce guide d'onde. Ces fentes n'ont pas une forme particulière imposée. Elles peuvent être rectangulaires, oblongues, en haltère, ellipsoïdales également, et dans la pratique, elles présentent les mêmes caractéristiques que celles utilisées dans les guides d'ondes rectangulaires: La conductance est d'autant plus forte que l'inclinaison des fentes est grande par rapport aux génératrices du cône, le maximum étant obtenu pour une inclinaison de 900 et le minimum pour une aunts in the case of a missile. The lower part 10 of the missile point which is fixed on the body 1 of the missile can be reduced, and even suppressed if the radio characteristics of the antenna constituted by the cental part 2 require significant dimensions. FIG. 2 represents a diagram of the surface of the antenna 2 according to the invention in the particular case of a conical shaped missile point. In this figure, the radiating slots 4 are arranged along generators 5 of the cone 2 constituting the waveguide along the lines of current generated by the excitation of this waveguide. These slots do not have a particular shape imposed. They can be rectangular, oblong, dumbbell, ellipsoidal also, and in practice, they have the same characteristics as those used in rectangular waveguides: The conductance is even stronger than the inclination of the slots is large compared to the generators of the cone, the maximum being obtained for an inclination of 900 and the minimum for a

inclinaison de O .inclination of O.

- La résonance des fentes sera obtenue en ajustant leur longueur d'environ une demi-longueur d'onde corrigée des effets de bord et du couplage entre fentes et, si le guide est rempli de - The resonance of the slots will be obtained by adjusting their length by about half a wavelength corrected edge effects and coupling between slots and, if the guide is filled with

diélectrique, de la présence de ce diélectrique. dielectric, the presence of this dielectric.

- La sélectivité sera obtenue en réglant la largeur des fentes - The selectivity will be obtained by adjusting the width of the slots

qui est de quelques dizièmes de la longueur d'onde. which is a few tenths of the wavelength.

Pour obtenir un rayonnement en phase de toutes les fentes, celles-ci seront inclinées dans un même sens par rapport aux lignes To obtain a phase radiation of all the slots, they will be inclined in the same direction with respect to the lines

de courant, cette inclinaison peut être positive ou négative. current, this inclination can be positive or negative.

- Le diagramme de rayonnement suivant l'axe de l'engin sera obtenu en choisissant la répartition d'amplitude en jouant sur - The radiation pattern along the axis of the machine will be obtained by choosing the amplitude distribution by playing on

l'inclinaison des fentes.the inclination of the slits.

- Le diagramme de rayonnement en roulis pourra être choisi parfaitement de révolution autour de l'axe de l'engin. Pour cela, il suffira de disposer sur la surface extérieure du cône un réseau de fentes espacées d'environ 0,7 longueur d'onde pour éviter les lobes - The roll radiation pattern can be chosen perfectly revolution around the axis of the machine. For this, it will be sufficient to have on the outer surface of the cone a network of slots spaced about 0.7 wavelength to avoid the lobes

de réseaux.networks.

- Pour obtenir une loi de phase donnée pour le rayonnement des fentes, il est possible de faire varier la phase en modifiant - To obtain a given phase law for the radiation of the slits, it is possible to vary the phase by modifying

correctement les distancces entre deux fentes consécutives. correctly the distances between two consecutive slots.

La figure 3 montre à titre d'exemple une vue en coupe d'une pointe de missile représentée aux figures 1 et 2. Outre les éléments déjà décrits, elle comporte les deux surfaces conductrices parallèles 6 et 7 présentant un même axe de symétrie 12 coïncidant avec l'axe de symétrie du missile et une prise coaxiale d'alimentation 9 dont l'âme centrale se termine par un plongeur 8; celui-ci pénètre dans le guide d'onde et permet ainsi d'exciter un mode de propagation à symétrie de révolution dans le guide d'onde radial 2 constitué par les deux surfaces conductrices 6 et 7. Ainsi le champ électrique E se trouve à tout moment perpendiculaire aux parois conductrices 6 et 7. La paroi 7 est percée de fentes 4 (Fig. 2) permettant le rayonnement de l'onde électromagnétique. Le matériau compris entre les surfaces conductrices 6 et 7 pourra être aussi bien de Pair qu'une matière diélectrique. Cette dernière aura Pavantage de FIG. 3 shows, by way of example, a sectional view of a missile point represented in FIGS. 1 and 2. In addition to the elements already described, it comprises the two parallel conductive surfaces 6 and 7 having the same axis of symmetry 12 coinciding with each other. with the axis of symmetry of the missile and a coaxial power supply 9 whose central core ends with a plunger 8; this penetrates into the waveguide and thus makes it possible to excite a rotationally symmetrical mode of propagation in the radial waveguide 2 constituted by the two conductive surfaces 6 and 7. Thus the electric field E is at any moment perpendicular to the conductive walls 6 and 7. The wall 7 is pierced with slots 4 (FIG 2) allowing the radiation of the electromagnetic wave. The material between the conductive surfaces 6 and 7 may be as well as a dielectric material. The latter will have the advantage of

réduire la longueur d'onde guidée et ainsi de permettre une réduc- reduce the guided wavelength and thus enable a reduction

tion de la distance entre les deux surfaces conductrices 6 et 7. Ainsi, par exemple l'antenne pourra être constituée de deux surfaces métalliques déposées sur un substrat diélectrique formant le radome proprement dit et les fentes sont alors obtenues par gravure. Quant au diélectrique il peut être protégé par un vernis, une peinture ou une peau plastique. Cette technique permet de la sorte de réaliser avec un faible coût des antennes pouvant fonctionner même dans le domaine des ondes millimétriques. L'antenne pourra également être constituée en métal et les fentes seront protégées par une peau en plastique. In this way, for example, the antenna may consist of two metal surfaces deposited on a dielectric substrate forming the actual radome, and the slots are then obtained by etching. As for the dielectric, it can be protected by a varnish, a paint or a plastic skin. This technique makes it possible to achieve at a low cost antennas that can operate even in the field of millimeter waves. The antenna may also be made of metal and the slots will be protected by a plastic skin.

Cette antenne réalisée suivant les enseignements de l'inven- This antenna realized according to the teachings of the invention

tion fonctionne comme une antenne à fentes classique en mode It works like a classic slot antenna in

résonnant et en mode non résonnant. resonant and non-resonant mode.

En mode résonnant, une onde de mode TE 01 se propageant, le guide d'onde de forme rectangulaire par exemple est fermé par un court circuit, les fentes de type "shunt" sont disposées toutes les g 2 pour tenir compte du sens des lignes de courant et les faire rayonner en phase. La fente proche du court-circuit est située à In resonant mode, a TE 01 mode wave propagating, the rectangular waveguide for example is closed by a short circuit, the shunt type slots are arranged every g 2 to take into account the direction of the lines current and radiate them in phase. The slot near the short circuit is located at

È\ g/4 de ce dernier.È \ g / 4 of the latter.

La direction du faisceau est perpendiculaire à la surface de l'antenne. En mode non résonnant encore appelé "mode progressif" le guide est parcouru par une onde progressive qui s'atténue à mesure qu'on s'approche de l'extrêmité du guide. Celle-ci est généralement constituée par une charge qui absorbe le reliquat de puissance non rayonnée. Dans certains cas cette charge absorbante peut être supprimée, les dernières fentes du guide jouent le rôle d'une charge rayonnante adaptée. Ce mode de fonctionnement est généralement utilisé pour incliner le faisceau ou modifier la forme (diagramme en cosécante). L'inclinaison du faisceau est par exemple obtenue en espaçant les fentes d'une quantité d x 1o 2 1 _ sin e 0 est l'angle de dépointage désiré par rapport à la normale de l'antenne. Dans ce qui précéde, on a décrit l'antenne suivant l'invention comme constituant le radome d'un missile dont l'extrémité est en pointe, le guide d'onde qu'elle constitue étant alors de forme conique. L'antenne selon l'invention est tout aussi bien réalisable sur un The direction of the beam is perpendicular to the surface of the antenna. In non-resonant mode, also called "progressive mode" the guide is traversed by a progressive wave that fades as you approach the end of the guide. This is usually constituted by a charge that absorbs the remaining non-radiated power. In some cases this absorbent charge can be suppressed, the last slots of the guide play the role of a suitable radiating charge. This mode of operation is generally used to tilt the beam or modify the shape (cosecant diagram). The inclination of the beam is, for example, obtained by spacing the slots by an amount of d x 1o 2 1 _ sin e 0 is the desired angle of misalignment with respect to the normal of the antenna. In the foregoing, the antenna according to the invention has been described as constituting the radome of a missile whose end is pointed, the waveguide which it constitutes then being of conical shape. The antenna according to the invention is equally feasible on a

engin dont l'extrémité avant a une forme ogivate ou semi-hémis- craft whose front end has an ogivate or semi-hemispheric form

phérique. Elle est également réalisable sur la partie cylindrique d'un engin dont le diamètre serait faible vis à vis de la longueur d'onde c'est à dire que le diamètre serait de quelques longueurs d'onde. La figure 4 représente sous une forme schématique une telle antenne réalisée sur le corps cylindrique d'un missile, les fentes étant faites le long de génératrices du cylindre. Cette figure ne nécessite pas pheric. It is also feasible on the cylindrical part of a machine whose diameter would be small with respect to the wavelength that is to say that the diameter would be a few wavelengths. FIG. 4 represents in a schematic form such an antenna made on the cylindrical body of a missile, the slots being made along generatrices of the cylinder. This figure does not require

une description particulière, on y retrouve des éléments tout à fait a particular description, there are elements quite

semblables à ceux de la figure 1 par exemple. similar to those in Figure 1 for example.

On a ainsi décrit une antenne pour missile, et un missile la comportant. A missile antenna has been described, and a missile with it.

Claims

Antenna for a missile constituted by one or more slotted waveguides placed in the radome of the missile, characterized in that

it comprises a waveguide (2) formed by two conical surfaces

equidistant parallel ducts (6, 7) having an axis of symmetry (12) coinciding with that of the missile, the outer conductive surface (7) of this waveguide being moreover pierced with slots (4), and the surfaces constituent of the guide in such a way that they

are part of the body of the missile.

2. Antenna for a missile according to claim 1, characterized

in that the constituent surfaces (6, 7) of the guide are part of

from the point of the missile.

3. Antenna for a missile according to claim 1, characterized

in that the constituent surfaces (6, 7) of the guide are part of

of the cylindrical body of the missile.

4. Antenna for a missile according to claim 1, characterized in that the waveguide (2) is fed at a point corresponding to the intersection of this waveguide (2) with the axis of symmetry (12). ) of the missile.

5. Antenna for a missile according to claim 4, characterized in that the power supply comprises a coaxial plug (9) whose core

central end with a diver (8) located in the waveguide.

Missile antenna according to claim 1, characterized in that the slots (4) are located on lines (5) belonging to

planes comprising the axis of symmetry (12) of the missile.

Antenna for a missile according to claim 1, characterized

in that the slots (4) form a radiating network.

8. Antenna for a missile according to claim 4, characterized in that the slots (4) situated on the same line (5) are

equidistant and energized in phase.

9. Antenna for a missile according to claim 1, characterized in that the conductive surfaces (6, 7) are arranged on either side of a dielectric material forming the tip or the body

cylindrical missile.

10. Missile, characterized in that it comprises an antenna according to

any one of the preceding claims.