FR2534380A1 - Procede et dispositif de mesure rapide de champs proches - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE ET A UN DISPOSITIF POUR LA MESURE RAPIDE DE CHAMPS PROCHES. SELON L'INVENTION, ON PLACE SUR LE TRAJET DE RAYONNEMENT DU FAISCEAU A ANALYSER PLUSIEURS SONDES D, D,... DISPOSEES SELON UN RESEAU LINEAIRE 7 ET L'ON FAIT TOURNER RELATIVEMENT A CETTE LIGNE L'ANTENNE EMETTRICE 1 DU FAISCEAU A ANALYSER. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'ANALYSE DES FAISCEAUX EMIS PAR DES ANTENNES RADARS.

Description

L'invention se rapporte à un procédé et un dispositif de mesure rapide de champs proches.

Pour une mesure convenable du diagramme de rayonnement d'une antenne de diamètre D à la longueur d'onde X , il faut respecter, entre cette antenne et l'antenne source, une séparation de minimale telle que

En radar et en telécomunication, les antennes utilisées sont directives et possèdent un rapport D/A élevé. La distance d peut alors atteindre plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de mètres. Une telle distance pose, pour les bases de mesures extérieures,le problème des réflexions parasites sur le sol et, pour les chambres anéchoides, celui du cott des matériaux absorbants.

Aussi, plutôt que de mesurer directement le diagramme de rayonnement à distance suffisamment élevée de l'antenne, préfère- t-on le déduire par le calcul de la mesure des champs proches.

La mesure s'effectue alors sur une surface cylindrique ou sphérique entourant l'antenne ou plane faisant face à la direction principale d'émission.

Le plus souvent, la mesure sur la surface proche s'obtient par déplacement d'une sonde sur cette surface dans le faisceau d'émission de l'antenne. Ce procédé souffre essentiellement de ce qu'on est limité dans la vitesse de déplacement de la sonde (de l'ordre du centimètre/seconde), de sorte que dans des situations pratiques et pour obtenir une analyse suffisamment fine, la mesure nécessite plusieurs heures. I1 est à noter cependant que la mesure ainsi obtenue est habituellement très bonne.

On peut tenter d'éviter de déplacer la sonde en utilisant un réseau de sondes juxtaposees. La durée de la mesure peut être ainsi considérablement écourtée. Dans les montages classiques, habituellement proposés, les sondes sont reliées au récepteur par l'intermédiaire d'un multiplexeur microonde dont la réalisation est complexe et coûteuse en raison du nombre élevé de sondes utilisées (frequemment plusieurs milliers).

Ce procédé mettant en oeuvre plusieurs sondes peut être amélioré selon la méthode dite de diffusion modulée. Avec cette dernière méthode, on utilise un réseau de sondes juxtaposées placées à faible distance de l'antenne rayonnante, et l'on analyse successivement l'écho (ou signal diffusé en réponse) renvoyé par chacune des diverses sondes adressées successivement par le multiplexeur. Dans ce cas, le multiplexeur peut être simplement un multiplexeur basse fréquence (à quelques dizaines de KHZ) destiné uniquement à acheminer le signal de modulation vers les différentes sondes.Bien que plus simple dans son principe, la réalisation de tels réseaux demeure néanmoins delicate, en particulier au niveau de la réduction de la perturbation provoquée par les fils de modulation, par le nombre important de sondes mises en oeuvre augmentant la complexité de l'installation et la rendant plus fragile, etc.

Le procédé conforme à l'invention permettant l'analyse d'un faisceau de rayonnement d'ondes électromagnétiques hyperfréquence est du type général susmentionné utilisant, placées sur le trajet de rayonnement du faisceau, plusieurs sondes juxtaposées distantes les unes des autres travaillant successivement en diffusion modulée en étant couplées à un récepteur modulateur-multiplexeur basse fréquence ; conformément à l'invention, en vue de simplifier la construction et améliorer les résultats d'analyse, on dispose lesdites sondes selon une ligne placée dans ledit faisceau et l'on fait tourner relativement à cette ligne ledit faisceau à analyser pour que sensiblement toute la surface dudit faisceau balaye ladite ligne de sondes.De cette façon, on obtient les avantages suivants
- On réduit évidemment considérablement le nombre de sondes nécessaires puisqu'il suffit de couvrir une direction transversale du faisceau et non toute la surface du faisceau
- on réduit les effets de perturbation du réseau sur le champ à mesurer puisqu'il n'y a plus qu'une ligne de sonde et que les fils de modulation peuvent être dissimulés facilement dans des matériaux absorbants
- il devient aisé d'effectuer des mesures en polarisations croisées soit par multiplexage temporel,(les deux polarisations étant mesurées successivement) , soit par multiplexage fréquentiel (chaque polarisation correspondant à une fréquence de modulation différente)
- la réalisation mécanique du dispositif n'entraine pas de problème particulier
- on obtient une bonne rapidité de la mesure sans préjudice de la qualité.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné, se caractérisant essentiellement en ce qu'il comprend
- un certain nombre de sondes disposées selon une ligne,
- un dispositif récepteur-modulateur-multiplexeur lié auxdites sondes permettant de les adresser successivement et d'entrer séparément dans un calculateur les signaux individuels modulés d'analyse en réponse,
- un dispositif formant plateau tournant susceptible de supporter au moins l'antenne d'émission dudit faisceau et étant commandé de façon à tourner selon un axe sensiblement parallèle à la direction générale de ladite ligne de sondes. AvecSun tel dispositif, on obtient effectivement le balayage sur sensiblement toute la surface du faisceau de la ligne de sondes, permettant l'analyse en champs proches d'un faisceau de rayonnement d'ondes électromagnétiques hyperfréquence au moyen d'un nombre limité de sondes disposées en une ligne travaillant successivement en diffusion modulée et que vient balayer sensiblement tout le faisceau lorsque le plateau support de l'antenne d'émission tourne.

L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1, montre en vue per-spective et schématique l'ensemble d'un dispositif d'analyse conforme à l'invention,
- la figure 2, montre le schéma synoptique de la mesure,
- les figures 3 et 4 montrent de façon schématique deux exemples de sondes pouvant être utilisées pour la mesure.

L'installation générale illustrée à la figure 1 comprend une antenne repéree 1 dans-son ensemble, supposée constituée ici par une antenned'émission 2 montée devant un réflecteur parabolique 3 ; il peut s'agir par exemple d'une antenne de télécommunication ou de radar. Cette antenne est montée fixée à un support 4 porté par une table 5 susceptible de tourner autour d'un axe 6 représenté ici vertical. L'antenne tourne autour de l'axe 6 devant un réseau 7 de sondes disposéesselon une ligne, sensiblement rectiligne selon l'exemple illustré et parallèle à l'axe 6.

Selon l'invention, le réseau de sondes rectiligne 7 travaille en diffusion modulée en étant couplé à un récepteur-modulateur multiplexeur basse fréquence repéré dans son ensemble 8 et comme il apparaîtra plus clairement à la figure 2.

Dans le schéma de la figure 1, le réseau de sondes rectilignes apparaît comme une succession de diodes D11 D2, D3 etc montées en série pouvant être commandées chacune respectivement en tension inverse ou directe (diode bloquée ou passante) à partir de lignes de commande 11, 121 13...

commandées par l'ensemble 8.

A la figure 2, on aperçoit plus précisément le couplage de chaque sonde s et sa commande par la ligne 1 reliée au multiplexeur MU de l'ensemble 8 récepteur R modulateur MO et multiplexeur MU. A la figure 2, l'antenne étudiée est repérée A travaillant en émission-réception . En C et S, on aperçoit le circulateur et la source de l'installation.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsqu'onapplique une tension inverse de blocage à toutes les diodes D du réseau sauf l'une d'entre elles Di, et ce, grâce aux lignes d'adressage 1, le dipôle formé au niveau de la diode passante D. dont le courant de commande est en outre modulé induit un effet d'écho modulé qui est fonction des caractéristiques du champ proche reçu au niveau de cette sonde s. La modulation à basse fréquence du courant de commande direct de la diode ainsi adressée permet de mieux discerner l'écho par rapport aux "bruits de fond". En adressant ainsi successivement toutes les diodes de la ligne 7, on obtient une mesure en champs proches représentative point par point de la section correspondante du faisceau de l'antenne balayant la ligne 7.En faisant tourner l'antenne devant la ligne 7, on peut mesurer le champ sur toute la surface du faisceau de l'antenne en la balayant linéairement.

I1 est évident que l'on pourra avoir intérêt à courber plus ou moins la ligne 7 du réseau des sondes, selon l'ouverture de l'antenne. Ainsi, avec des réseaux linéaires ou semi-circulaires, les mesures peuvent être effectuées sur des cylindres ou sur des sphères.

La source d'émission S reliée à l'antenne A par le circulateur C envoie le faisceau d'émission. La sonde s adressée et dont le courant de commande est modulé diffuse un signal modulé qui est renvoyé par l'antenne au circulateur qui dirige ce signal d'écho vers le récepteur après chaque période d'émission.

La mesure est complète si l'on travaille en polarisations croisées. Comme représenté à la figure 3, chaque sonde s peut a cet effet être constituée par deux dipôles croisés 9, 10 formés par la technique des circuits imprimés sur chaque face d'un support souple 11, chaque dipôle 9, 10 comportant en son centre une diode du type PIN repérées 13 et 12 respectivement. La commande des dipôles, ici en espace libre, se fait au moyen des lignes de commande 1 aboutissant aux extrémités des dipôles . On peut procéder à un multiplexage tempzel des mesures en mesurant successivement chacune des deux polarisations, ou à un multiplexage fréquentiel, chaque polarisation correspondant à une fréquence de modulation différente, de sorte qu'il sera possible de distinguer les deux signaux.

A la figure 4, on a illustré schématiquement une sonde utilisant deux dipôles croisés placés dans un guide d'ondes cylindrique à section circulaire. Les dipôles sont constitués par deux fils conducteurs 14, 15 chargés respectivement d'une diode 16, 17 et auxquelles aboutissent les fils de modulation 1 traversant le guide 20 à travers des orifices 18, 19. L'utilisation de tels dipôles croises en guides d'ondes peut améliorer les résultats de la mesure en limitant les interférences avec les dipôles voisins du réseau.

De nombreuses modifications peuvent être apportées aux réalisations décrites.

Ainsi, les sondes disposées pour former le réseau linéaire et constituées de diodes ou de dipôles chargés de diodes peuvent étre commandées séparément , en étant, soit chacune commandée par des fils séparés, soit si les diodes sont des photodiodes en étant commandées par des rayons lumineux distincts, par exemple guidés par des fibres optiques.

Egalement, on peut, pour améliorer la dynamique de la mesure effectuer la lecture des signaux retransmis par les sondes individuelles au moyen d'une antenne de réception distincte de l'antenne d'émission objet de la mesure. Dans ce -cas bienenten- du, le circulateur C de la figure 2 est omis.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour l'analyse d'un faisceau de rayonnement d'ondes électromagnétiques hyperfréquence du type utilisant, placées sur le trajet de rayonnement du faisceau, plusieurs sondes juxtaposées distantes les unes des autres travaillant successivement en diffusion modulée en étant couplées à unrécepteur-modulateur-multiplexeur basse fréquence, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'en vue de simplifier la construction et améliorer les résultats d'analyse, on dispose lesdites sondes D1, D2... selon une ligne (7) placée dans ledit faisceau et l'on fait tourner relativement à cette ligne ledit faisceau à analyser pour que sensiblement toute la surface dudit faisceau balaye ladite ligne de sonde.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on module séparément chaque sonde selon deux polarisations croisées.

3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise pour mesurer le champ diffusé par les sondes D1, D2.. .une antenne de réception distincte de l'antenne d'émission (1) objet de la mesure

4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend ::

- un certain nombre de sondes s disposées selon une ligne,

- un dispositif récepteur-modulateur-multiplexeur (8) lié auxdites sondes permettant de les adresser successivement et d'entrer séparément dans un calculateur les signaux individuels modulés d'analyse en réponse,

- un dispositif formant plateau tournant (5) susceptible de supporter au moins l'antenne d'émission dudit faisceau et étant commandé de façon à tourner selon un axe (6) sensiblement parallèle à la direction générale de ladite ligne (7) de sondes.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on utilise un réseau linéaire de sondes chargées de diodes D1, D2... pouvant être commandées chacune séparément en conduction ou en blocage.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise un réseau linéaire de sondes comportant un fil (7) chargé de diodes D1, Du,..,

7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que lesdites sondes sont composées de dipôles (9, 10) ; (14, 15) croisés pouvant être commandés séparément.

8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les dipôles (9, 10) étant disposés en espace libre sont composés d'un barreau conducteur portant en son milieu une diode PIN.

9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, ca caractérisé en ce que lesdits dipôles (14, 15) sont disposés en guides d'ondes par exemple à section circulaire.