Présentation
RÉSUMÉ
Il existe de nombreux critères qui peuvent guider le choix d’une technologie d’antenne. Ce choix, en premier lieu dicté par la forme du rayonnement souhaité, conditionne très rapidement le type d’antenne candidate à la fonction recherchée. D’autres critères comme la taille de l’antenne ou le mode d’alimentation viennent compléter les contraintes et focaliser le choix du concepteur sur la technologie pertinente. Cet article présente de façon progressive et croissante en termes de tailles d’antennes, un panorama des solutions technologiques disponibles.
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There are many criteria that direct the choice of one antenna technology rather than another. This choice, primarily dictated by the shape of the desired radiation pattern, very quickly determines the type of candidate antenna for the desired function. Other criteria such as the size of the antenna or the feeding mode complete the constraints and guide the designer's choice toward the most appropriate technology. This article gives an overview of the technological solutions available for progressively larger antenna sizes.
Auteur(s)
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Joseph ROGER : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Télécommunications - Ancien Responsable du Service Antennes des Radars de surface à THOMSON-CSF
INTRODUCTION
Dans cet article consacré aux types d’antennes, on va considérer trois caractéristiques : la fonction première de l’antenne, la nature du diagramme et son mode de déplacement.
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Fonction première de l’antenne. Certaines antennes émettent seulement la puissance fournie par un émetteur situé en amont et indépendant de l’antenne. D’autres n’assurent qu’une fonction de captation de puissance radioélectrique au bénéfice d’un système d’amplification et de traitement situé en aval de l’antenne. D’autres assurent simultanément ou successivement les deux fonctions. D’autres, les antennes à modules actifs, intègrent dans l’antenne des fonctions d’amplification du signal reçu ou du signal à émettre. D’autres, les antennes à formation de faisceau par le calcul (FFC), numérisent le signal reçu aux différents points de l’ouverture et à l’aide de processeurs et d’algorithmes forment les faisceaux, en temps réel, les mieux adaptés à la mission.
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Nature du diagramme. À côté des diagrammes classiques, comme le faisceau étroit et de révolution (pencil beam) fourni par une parabole ronde ou comme le diagramme omnidirectionnel en gisement fourni par un dipôle vertical, des diagrammes moins simples sont parfois nécessaires, par exemple :
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les diagrammes « différence » ou « écart » lorsqu’il faut optimiser les capacités de mesure angulaire ;
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le diagramme cosécanté lorsque le domaine utile est rectangulaire dans un plan vertical ;
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le diagramme adaptatif qui crée des zéros de rayonnement dans les directions des brouilleurs extérieurs ;
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etc.
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Mode de déplacement du diagramme. Souvent l’antenne est fixe, mais, pour certaines applications, le faisceau doit être déplacé dans le domaine utile. À côté de la solution triviale qui consiste à déplacer l’antenne et donc le faisceau mécaniquement (support tournant, par exemple), il existe d’autres solutions, comme le balayage électronique ou le multifaisceau (on réalise plusieurs faisceaux simultanés dans le domaine à analyser). Dans certaines applications, ce sont des solutions mixtes qui conviennent (balayage électronique et rotation mécanique par exemple).
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On va passer en revue brièvement les divers types en donnant pour chacun :
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une définition et un schéma ;
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des exemples d’application ;
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les caractéristiques principales ;
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les difficultés particulières liées à ce type.
Nota :l’article « Antennes » fait l’objet de plusieurs fascicules :
— E 3 280 Bases et principes ;
— E 3 282 Différents types ;
— E 3 284 Différentes techniques ;
— E 3 286 Applications. Calculs. Mesures ;
— E 3 288 Éléments connexes.
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.
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MOTS-CLÉS
électromagnétisme radar télécommunications antenne filaire antenne à ouverture rayonnante transformée de Fourier
KEYWORDS
electromagnetism | radar | telecommunications | linear antenna | radiating aperture antenna | Fourier transform
VERSIONS
- Version courante de août 2018 par Xavier BEGAUD
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Antenne à formation de faisceau par le calcul (FFC)9. Antenne active
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Définition
Une antenne active est une antenne qui comporte des éléments d’amplification à l’émission et/ou à la réception.
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Représentation
La figure 19 présente un exemple d’antenne active dans lequel, chaque antenne élémentaire du réseau est précédée d’un module émission-réception ER.
La figure 20 donne le schéma de principe d’un module actif.
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Exemples d’application
Les antennes de radars évolués sont des antennes actives car les avantages sont nombreux :
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émetteur à l’état solide, donc sans toute l’intendance nécessaire aux tubes à vide ;
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tendance à intégrer sur une seule puce tous les éléments du module ;
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déphaseur bas niveau à grand nombre de bits, ce qui conduit à des diagrammes à faible diffus ;
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facilité pour partitionner l’antenne ;
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etc.
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Caractéristiques principales
Une antenne active étant aussi, dans la plupart des cas, une antenne à balayage électronique, les caractéristiques principales sont voisines. Ce sont :
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le domaine angulaire de balayage à 1 ou 2 dimensions ;
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les temps de commutation des déphaseurs et de passage de la fonction réception à la fonction émission (en principe très courts) ;
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la durée et la fréquence des calibrations ;
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les caractéristiques des diagrammes (gain, largeur à 3 dB, niveau des lobes latéraux, polarisation) en fonction de la direction de pointage, à l’émission et à la réception (ils sont généralement différents) ;
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le nombre de bits des déphaseurs n’étant plus un facteur important du coût est donc en général suffisant pour que le diffus soit bas ; ce nombre est typiquement de l’ordre de 6 à 8 ;
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le rendement énergétique (rapport de la puissance hyperfréquence moyenne rayonnée à la puissance électrique moyenne consommée) étant faible (15 à 25 %), cette dernière grandeur est une caractéristique...
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