EP0577520A1 - Antenne de radar secondaire fonctionnant en mode S. - Google Patents

Antenne de radar secondaire fonctionnant en mode S. Download PDF

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EP0577520A1
EP0577520A1 EP19930401727 EP93401727A EP0577520A1 EP 0577520 A1 EP0577520 A1 EP 0577520A1 EP 19930401727 EP19930401727 EP 19930401727 EP 93401727 A EP93401727 A EP 93401727A EP 0577520 A1 EP0577520 A1 EP 0577520A1
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EP
European Patent Office
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antenna
columns
distribution circuit
channel
auxiliary
Prior art date
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Application number
EP19930401727
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German (de)
English (en)
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EP0577520B1 (fr
Inventor
Michel Niboyet
Maryse Pierre
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/02—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing sum and difference patterns

Definitions

  • the present invention relates to a secondary radar antenna operating in S mode.
  • Mode S secondary radar antennas are generally monopuls and contain three channels producing three different antenna patterns: a first channel called sum channel and denoted ⁇ , a second channel called difference and denoted ⁇ and a third channel for suppression of secondary lobes commonly noted SLS according to the Anglo-Saxon terminology "Side Lobe Suppression”.
  • the sum channel is essentially used to receive the power of the signals transmitted by aircraft and therefore to detect the responses contained in these signals
  • the difference channel is notably used with the sum channel to form a signal linked to the planing of planes by relative to the antenna axis, so to precisely determine the azimuth of the targets.
  • Another solution would be to have several antennas in parallel so as to increase the illuminated space without reducing the range of the radar, but such a solution is expensive and cumbersome.
  • the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, in particular by adding at least one radiation diagram making it possible to increase the number of communications processed by a secondary radar per antenna turn.
  • the subject of the invention is a secondary radar antenna operating in mode S comprising a row of columns of radiating elements supplied by a microwave distribution circuit containing a sum channel ( ⁇ ), a difference channel ( ⁇ ) and a side lobe suppression pathway each producing an illumination and an associated antenna radiation pattern, characterized in that antenna end columns are fed by at least one auxiliary path to produce at least one radiation pattern auxiliary radiation and by another way to contribute with the other columns of the antenna to the creation of the other three diagrams.
  • the main advantages of the invention are that it does not increase the size of the antenna, that it is economical and that it is simple to implement.
  • Figure 1 shows an embodiment of mode S secondary radar antenna. This consists of a row of columns 1 of radiating elements. As an example, the antenna of FIG. 1 comprises 35 columns. They can contain for example a dozen radiating elements each.
  • a microwave distribution circuit 2 contains the three microwave supply channels, already mentioned, the sum channel ⁇ , the difference channel ⁇ and the side lobe suppression channel noted ⁇ on the FIG. 1. Each of the channels feeds all the radiating elements of all the columns 1. Couplers and phase shifters arranged in the distribution circuit 2, according to an architecture known to those skilled in the art, make it possible to obtain the known radiation diagrams, relative to each of the three pathways.
  • Figure 2 illustrates these diagrams ⁇ ', ⁇ ', ⁇ 'by giving the theoretical configuration of their gain as a function of the angle ⁇ relative to the axis 3 of the antenna where the angle ⁇ is 0 °.
  • the diagram ⁇ 'supplied by the sum channel ⁇ , in the form of an elongated bell, is used for detecting targets, while the diagrams ⁇ ' and ⁇ 'supplied respectively by the difference ⁇ and suppression of secondary lobe ⁇ channels are used to define the position of the targets.
  • the diagram ⁇ 'of the sum channel ⁇ is narrow, indeed, its width for a gain less than 3 dB at its maximum gain is only a few degrees. It is this narrowness which limits the possibilities of the number of communications handled per antenna turn, in part because this diagram cannot be enlarged or depressed sufficiently. Furthermore, since the microwave power supply circuits of the distribution circuit 2 are complex and the size of the latter is reduced, it is hardly possible, at low cost, to add to the diagrams ⁇ ', ⁇ ', ⁇ 'preceding an additional diagram supplied by an additional channel coming from outside and adding to the other channels included in the distribution circuit 2 and which would increase the communication capacities of the antenna.
  • FIG. 3 illustrates the illuminations ⁇ '', ⁇ '', ⁇ '' produced by the antenna of FIG. 1 as a function of an abscissa x, represented in FIG. 1, taken in the plane of the antenna, in the direction of its length and at intersection with its axis 3. While the preceding radiation patterns are a function of the angle ⁇ with respect to this axis 3, the illuminations are represented in function of the abscissa x.
  • a first illumination ⁇ '' is produced by the sum channel ⁇
  • a second illumination ⁇ '' is produced by the difference channel ⁇ ''
  • a third illumination ⁇ '' is produced by the suppression of the secondary lobes ⁇ .
  • the forms of these illuminations are known to those skilled in the art.
  • the radiation patterns of Figure 2 are obtained from the illuminations of Figure 3 by Fourrier transformation in a manner known to those skilled in the art.
  • the invention starts in particular from the fact that the further the columns 1 are from the center of the antenna or from its axis 3, the more the different illuminations ⁇ '', ⁇ '', ⁇ '' of the antenna become identical until to become effectively identical for the columns close to the ends or to the ends of the antenna as shown in FIG. 3, the distance of the columns 1 from the axis 3 corresponding to the distance of the abscissa x relative to the point x o . It is then possible to define from each of the columns located at the ends of the antenna, a certain number of columns where the three illuminations ⁇ '', ⁇ '', ⁇ '' are identical on portions AB and A 'B' of each of these illuminations.
  • braces G, D from column 1G located at the left end of the antenna and from column 1D located at the right end of the antenna.
  • 9 columns are thus taken into account from each antenna end, but there could be more or less depending on the form of the antenna diagrams with respect to these columns.
  • the numbers of columns chosen at each end of the antenna are exactly the same. However, if this is not the case, in particular if the numbers of columns on the left and on the right are close, the invention remains feasible.
  • these end columns G, D are supplied for example by two channels, one channel producing the diagram portions AB, A'B 'common to the illuminations ⁇ ' ', ⁇ ' ', ⁇ ' 'produced by the previous ⁇ , ⁇ , ⁇ channels and at least one other channel providing auxiliary lighting giving an auxiliary diagram, for example deviated with respect to the axis 3 of the antenna.
  • This depointing in bearing for example, can be obtained for example by carrying out a phase gradient on the auxiliary lighting.
  • These columns are 9 in number at each end in the example of FIG. 4, this number being able to be different.
  • the other central columns produce the parts of the illuminations ⁇ '', ⁇ '', ⁇ '' between the two end portions AB, A'B '.
  • the auxiliary lighting AUX '' is produced by the columns D at the right end of the antenna, but a second auxiliary lighting could also be produced for example by the columns G at the end left of the antenna, with the first AUX '' or only auxiliary lighting.
  • FIG. 6 shows the AUX 'auxiliary radiation diagram associated with the AUX auxiliary illumination'.
  • This auxiliary diagram makes it possible to complete the scanning carried out by the diagram ⁇ ′ of the sum channel ⁇ and therefore increases the communication capacity of the antenna.
  • the auxiliary diagram AUX ' has a lower maximum gain than that of the diagram ⁇ ' of the sum channel ⁇ because it is supplied by fewer columns. For example, on an antenna such as that presented in FIGS. 1 and 3 containing 35 columns, the AUX 'auxiliary diagram is produced by 9 columns, or about a quarter of the antenna. Consequently, the maximum gain of the auxiliary diagram (s) AUX 'is approximately less than 6 dB compared to the gain of the diagram ⁇ ' of the sum channel ⁇ . This decrease in gain may seem annoying to reach the targets, however the auxiliary diagram (s) are only intended to complete the main track which is the sum track ⁇ and are thus effective when the targets approach the radar, where their gain becomes sufficient for detection or communication.
  • FIG. 7 illustrates a possible embodiment of an antenna according to the invention.
  • the columns 1 of radiating elements are fixed to each other by a support 10.
  • the antenna comprises, for example 35 columns 1.
  • the end columns G, D are supplied by auxiliary distribution circuits 11, 12, a circuit 11 being assigned to the columns D on the right, and another 12 being assigned to the columns G on the left.
  • the other columns are supplied for example by ring distribution circuits 13, 14 whose structure is known to those skilled in the art, a circuit 13 being assigned to the columns to the right of the central column 1C, and another 14 being assigned to the columns to the left of the central column 1C.
  • the central column 1C meeting the axis 3 of the antenna is itself supplied to achieve the illumination sum ⁇ and SLS ⁇ .
  • the amplitude distributions specific to the sum and SLS illuminations between the central column 1C and the other columns are produced by means of a proximity coupler 15 for example.
  • the distribution circuit with rings 13 on the right side is supplied by a distribution circuit 16 common to the sum ⁇ , difference ⁇ and SLS ⁇ channels and by a distribution circuit 17 specifically assigned to the difference channel ⁇ .
  • the distribution circuit with rings 14 on the left side is supplied by a distribution circuit 18 assigned to the difference channel ⁇ and by a distribution circuit 19 common to the sum channels uniteds, difference ⁇ , and SLS ⁇ .
  • the inputs of the distribution circuits 17, 18 assigned to the difference channel ⁇ are connected respectively to the first and to the third output of a first coupler 20 of the "ring" type, these two outputs being phase-shifted by ⁇ . This creates a phase shift of ⁇ between the difference illumination ⁇ '' on the left of the central column 1C and the difference illumination on the right.
  • the second output of the first coupler of the ring type 20 is connected for example to a load 26 and its input E1 is connected to one of the outputs of a first coupler 21 of the "Wilkinson" type for example.
  • the inputs of the distribution circuits 16, 19 assigned to the sum, difference and SLS channels are connected respectively to the first and to the third output of a second coupler 22 of the ring type, the input E2 of the latter being connected to the another output of the first coupler 21 of the "Wilkinson” type, its second output being connected to an output of a second coupler 23 of the "Wilkinson” type for example.
  • the input of the first coupler 21 of the "Wilkinson” type is for example connected to the output of a third coupler 24 of the "Wilkinson” type, the input of which constitutes an access 27.
  • the other output of the third coupler 24 of the " Wilkinson is connected to input E3 of a third coupler 25 of the ring type.
  • the first and third outputs of the latter are respectively connected to the inputs of the auxiliary distribution circuits 11, 12, its second output being connected to the other output of the second coupler 23 of the "Wilkinson" type.
  • the input of the latter is connected for example to an output of the proximity coupler 15 whose inputs 28, 29 constitute two other accesses. All these distribution circuits and these couplers are contained in the distribution circuit 2, all the links between these elements being microwave links.
  • the coupling means 15, 20, 21, 22, 23, 24, 25 described above are given by way of example and can be replaced by other means performing the same functions.
  • the auxiliary distribution circuits each have two accesses 71, 72, 71 ', 72', a 72, 72 'to a first channel providing a portion of antenna illumination common to the sum ⁇ ''illumination, difference ⁇ '' and suppression of the secondary lobes ⁇ '', and a 71, 71 '' towards a second channel carrying out an auxiliary illumination AUX ''.
  • the antenna illumination generated by the first channel is located on the edges of the latter, and is common to the three diagrams ⁇ ', ⁇ ', ⁇ 'above.
  • the distributions of the microwave power on the end columns G, D by the auxiliary distribution circuits 11, 12 can be carried out for example by Blass matrices with two ports.
  • the auxiliary distribution circuits therefore contain, for example, such matrices.
  • These Blass matrices produce two orthogonal illuminations noted for example A n and C n , A n being the illumination common to the sum channels ⁇ , difference ⁇ and suppression of the secondary lobes ⁇ on the edges of the antenna, that is to say ie at the level of the end columns G, D carrying out the auxiliary diagram.
  • FIG. 8 presents a possible embodiment of a Blass matrix with two accesses 71, 72 for obtaining the illuminations A n and B n mentioned above, that is to say the illumination AB, A'B 'common to channels ⁇ , ⁇ , ⁇ on the edges of the antenna and the auxiliary lighting.
  • the Blass matrix presented in FIG. 7 is for example contained in at least one of the auxiliary distribution circuits 11, 12. Its structure is known to those skilled in the art. It comprises two accesses 71, 72.
  • An access 71 is for example connected to an output of the third coupler of the ring type 25 to form the part An of illumination common to the illuminations sum ⁇ , difference ⁇ and SLS ⁇ .
  • a first access 71 supplies for example the first channel producing the illumination A n of the columns 1 of the end of the antenna, the other access 72 supplying the second channel producing the illumination B n auxiliary.
  • the position of these two channels can be possibly reversed.
  • a basic pattern of the Blass matrix comprises a coupler 73 for example connected by a microwave line 75, to a microwave load 74 and to the coupler 73 of the following pattern by a microwave line 76, the coupler 73 of the first pattern being connected to the access 71, the coupler of the last pattern being connected to an additional microwave load 74 ′ opposite the first access 71.
  • the basic patterns of the first channel are connected to the patterns of the second channel by couplers 77, of the same type as the previous ones for example.
  • Each of these couplers 77 is connected to a column 1 of radiating elements by a microwave line 78 and are interconnected by microwave lines 79, the coupler of the first pattern being connected to the second port 72 and that of the last pattern to a load.
  • microwave 74 ' The lengths and dimensions of the microwave lines 75, 76, 78, 79 are calculated according to methods known to those skilled in the art, the technology of the distribution circuit 2 can be in air triplate for example, to minimize losses in particular.
  • the couplers 73, 77 can for example be of the Scale type. These couplers can be of the same type but not identical.
  • the microwave lines are not the same length for example.
  • the auxiliary diagram being weakly depointed, its illumination B n is no longer orthogonal to the illumination A n of the sum diagram ⁇ 'and therefore, in the above-mentioned relation (1), the illumination B n is no longer confused with the illumination C n produced by the Blass matrix.
  • Figure 9 shows an example of possible wiring of one of these switches.
  • a first output of a switch 81 is connected to a first access 82 of the Blass matrix to produce the illumination A n while its second output is connected to a first input of a coupler 83 whose output is connected to a second access 84 of the matrix to achieve the illumination B n , the coupler having a transfer function equal to the coefficient K1 between its first input and its output, K1 being the coefficient of the relation (1).
  • the input of the switch 81 is connected for example to the first access 71 shown in the embodiment of FIG. 7.
  • the switch 81 connects, depending on its position, its first output to its input or its second output to its input.
  • the second input of the coupler 83 is connected for example to the second access 72 shown in FIG.
  • the antenna end columns (G, D) chosen to produce the auxiliary radiation diagram are preferably those which correspond to the part of the illumination common to the sum ⁇ , difference ⁇ , and SLS ⁇ channels. However, they could extend, for example, to more central columns where this identity is no longer fully verified, with the particular aim of increasing the gain of the auxiliary diagram.

Abstract

La présente invention concerne une antenne de radar secondaire fonctionnant en mode S. L'antenne comprend une rangée de colonnes (1) d'éléments rayonnants alimentées par un circuit de répartition hyperfréquence (2) contenant une voie somme (Σ), une voie différence (Δ) et une voie de suppression des lobes secondaires (Ω) produisant chacune un diagramme de rayonnement. Les colonnes (G, D) d'extrémité de l'antenne produisent au moins un diagramme de rayonnement auxiliaire dépointé par rapport au diagramme produit par la voie somme et contribuent avec les autres colonnes (1) de l'antenne à la création des trois autres diagrammes. Application : radars secondaires en modes S en communication avec un grand nombre d'avions par tour d'antenne. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne une antenne de radar secondaire fonctionnant en mode S.
  • Elle s'applique notamment aux radars secondaires de mode S en communication avec un grand nombre d'avions par tour d'antenne secondaire.
  • L'augmentation du trafic aérien impose aux radars secondaires d'émettre et de recevoir de plus en plus d'impulsions codées. Dans un espace éclairé par le faisceau d'antenne et contenant un nombre croissant d'avions, ces impulsions codées s'enchaînent pour former des signaux de plus en plus longs. Or, l'étroitesse relative du faisceau d'antenne, destiné à la fois à l'émission et à la réception des impulsions codées, limite le nombre de cibles traitées puisque le temps d'éclairement de l'espace considéré nécessaire à l'émission et à la réception de tous ces signaux mis en jeu est trop faible.
  • Les antennes de radars secondaires de mode S sont généralement monopulses et contiennent trois voies réalisant trois diagrammes d'antenne différents : une première voie appelée voie somme et notée Σ, une deuxième voie appelée différence et notée Δ et une troisième voie de suppression des lobes secondaires notée communément SLS selon la terminologie anglo-saxonne "Side Lobe Suppression". Dans la phase de réception, la voie somme est essentiellement utilisée pour recevoir la puissance des signaux émis par les avions et donc pour détecter les réponses contenues dans ces signaux, et la voie différence est notamment utilisée avec la voie somme pour former un signal lié au dépointage des avions par rapport à l'axe de l'antenne, donc pour déterminer précisément l'azimut des cibles.
  • Une solution permettant d'augmenter le temps d'éclairement des cibles consiste à élargir le diagramme d'antenne de la voie somme Σ. Cependant, à puissance moyenne constante, la puissance crête émise étant réduite, il en est de même pour la portée du radar secondaire. Surtout, la largeur du lobe principal de la voie somme Σ étant imposée par des normes internationales, il n'est pas possible de jouer sur ce paramètre.
  • Par ailleurs, l'apparition rapide de lobes de réseau parasites en cas de dépointage du diagramme somme empêche de superposer un balayage réalisé par ce dernier au balayage d'antenne.
  • Une autre solution consisterait à disposer plusieurs antennes en parallèle de manière à augmenter l'espace éclairé sans diminuer la portée du radar mais une telle solution est coûteuse et encombrante.
  • Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités, notamment en ajoutant au moins un diagramme de rayonnement permettant d'augmenter le nombre de communications traitées par un radar secondaire par tour d'antenne.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une antenne de radar secondaire fonctionnant en mode S comprenant une rangée de colonnes d'éléments rayonnants alimentées par un circuit de répartition hyperfréquence contenant une voie somme (Σ), une voie différence (Δ) et une voie de suppression des lobes secondaires produisant chacune un éclairement et un diagramme associé de rayonnement de l'antenne, caractérisée en ce que des colonnes d'extrémités de l'antenne sont alimentées par au moins une voie auxiliaire pour produire au moins un diagramme de rayonnement auxiliaire et par une autre voie pour contribuer avec les autres colonnes de l'antenne à la création des trois autres diagrammes.
  • L'invention a pour principaux avantages qu'elle n'augmente pas l'encombrement de l'antenne, qu'elle est économique et qu'elle est simple à mettre en oeuvre.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent :
    • la figure 1, un mode de réalisation d'antenne de radar secondaire de mode S ;
    • la figure 2, les diagrammes de rayonnement d'une antenne de radar secondaire de mode S ;
    • la figure 3, des éclairements d'une antenne de radar secondaire de mode S ;
    • la figure 4, des regroupements de colonnes d'éléments rayonnants d'antenne pour la création de différents diagrammes ;
    • la figure 5, un éclairement auxiliaire créé par l'antenne selon l'invention ;
    • la figure 6, un diagramme associé à l'éclairement auxiliaire créé par l'antenne selon l'invention ;
    • la figure 7, un exemple d'un mode de réalisation possible d'une antenne selon l'invention ;
    • la figure 8, un exemple de matrice de Blass utilisée pour produire les éclairements de l'antenne selon l'invention ;
    • la figure 9, un exemple de câblage possible d'un commutateur utilisé dans l'antenne selon l'invention.
  • La figure 1 présente un mode de réalisation d'antenne de radar secondaire de mode S. Celle-ci est constituée d'une rangée de colonnes 1 d'éléments rayonnants. A titre d'exemple, l'antenne de la figure 1 comprend 35 colonnes. Elles peuvent contenir par exemple une dizaine d'éléments rayonnants chacune. Un circuit de répartition hyperfréquence 2 contient les trois voies d'alimentation hyperfréquence , déjà citées, la voie somme Σ, la voie différence Δ et la voie de suppression des lobes secondaires notée Ω sur la figure 1. Chacune des voies alimente tous les éléments rayonnants de toutes les colonnes 1. Des coupleurs et des déphaseurs disposés dans le circuit de répartition 2, selon une architecture connue de l'homme du métier permettent d'obtenir les diagrammes de rayonnement connus, relativement à chacune des trois voies.
  • La figure 2 illustre ces diagrammes Σ', Δ', Ω' en donnant la configuration théorique de leur gain en fonction de l'angle ϑ par rapport à l'axe 3 de l 'antenne où l'angle ϑ vaut 0°. Les gains des diagrammes Σ', Δ', Ω' sont symétriques par rapport à cet axe. Le diagramme Σ' alimenté par la voie somme Σ, en forme de cloche allongée, sert à la détection des cibles, alors que les diagrammes Δ' et Ω' alimentés respectivement par les voies différence Δ et de suppression des lobes secondaires Ω servent à définir la position des cibles. Le diagramme Σ' de la voie somme Σ est étroit, en effet, sa largeur pour un gain inférieur à 3 dB à son gain maximum n'est que de quelques degrés. C'est cette étroitesse qui limite les possibilités du nombre de communications traitées par tour d'antenne du fait en partie que ce diagramme ne peut être ni élargi ni dépointé de façon suffisante. Par ailleurs, puisque les circuits d'alimentation hyperfréquence du circuit de répartition 2 sont complexes et que l'encombrement de ce dernier est réduit, il n'est guère possible, à moindre coût, d'ajouter aux diagrammes Σ', Δ', Ω' précédents un diagramme supplémentaire alimenté par une voie supplémentaire venant de l'extérieur et s'ajoutant aux autres voies comprises dans le circuit de répartition 2 et qui augmenterait les capacités de communication de l'antenne.
  • La figure 3 illustre les éclairements Σ'', Δ'', Ω'' produits par l'antenne de la figure 1 en fonction d'une abscisse x, représentée sur la figure 1, pris dans le plan de l'antenne, dans le sens de sa longueur et en intersection avec son axe 3. Alors que les diagrammes de rayonnement précédents sont fonction de l'angle ϑ par rapport à cet axe 3, les éclairements sont représentés en fonction de l'abscisse x. Un premier éclairement Σ'' est produit par la voie somme Σ , un deuxième éclairement Δ'' est produit par la voie différence Δ'' et un troisième éclairement Ω'' est produit par la voie de suppression des lobes secondaires Ω . Ces éclairements sont symétriques par rapport à l'axe 3 de l'antenne passant par un point d'abscisse xo de la droite des abscisses x.
  • Les formes de ces éclairements sont connues de l'homme du métier. Les diagrammes de rayonnement de la figure 2 sont obtenus à partir des éclairements de la figure 3 par transformation de Fourrier de façon connue de l'homme du métier.
  • L'invention part notamment du fait que, plus les colonnes 1 sont éloignées du centre de l'antenne ou de son axe 3, plus les différents éclairements Σ'', Δ'', Ω'' de l'antenne deviennent identiques jusqu'à devenir effectivement identiques pour les colonnes proches des extrémités ou aux extrémités de l'antenne comme le montre la figure 3, l'éloignement des colonnes 1 de l'axe 3 correspondant à l'éloignement de l'abscisse x par rapport au point xo .Il est possible alors de définir à partir de chacune des colonnes situées aux extrémités de l'antenne, un certain nombre de colonnes où les trois éclairements Σ'', Δ'', Ω'' sont identiques sur des portions AB et A'B' de chacun de ces éclairements. Ces colonnes sont repérées sur la figure 4 par des accolades G, D à partir de la colonne 1G située à l'extrémité gauche de l'antenne et à partir de la colonne 1D située à l'extrémité droite de l'antenne. A titre d'exemple, 9 colonnes sont ainsi prises en compte à partir de chaque extrémité d'antenne, mais il pourrait y en avoir plus ou moins selon la forme des diagrammes d'antenne par rapport à ces colonnes. De préférence, les nombres de colonnes choisies à chaque extrémité de l'antenne sont exactement les mêmes. Cependant, si ce n'est pas le cas, notamment si les nombres de colonnes à gauche et à droite sont proches, l'invention reste réalisable.
  • Selon l'invention, ces colonnes d'extrémité G, D sont alimentées par exemple par deux voies, une voie réalisant les portions de diagramme AB, A'B' communes aux éclairements Σ'', Δ'', Ω'' réalisés par les voies Σ, Δ, Ω précédentes et au moins une autre voie réalisant un éclairement auxiliaire donnant un diagramme auxiliaire, par exemple dépointé par rapport à l'axe 3 de l'antenne. Ce dépointage, en gisement par exemple, peut être obtenu par exemple en réalisant un gradient de phase sur l'éclairement auxiliaire.
  • Sur la figure 5, un éclairement auxiliaire AUX'' en forme de cloche et les portions AB, A'B' communes aux autres diagrammes Σ'', Δ'', Ω'' sont réalisés par les colonnes G, D des extrémités de l'antenne, les colonnes droite D produisant par exemple l'éclairement auxiliaire AUX''. Ces colonnes sont au nombre de 9 à chaque extrémité dans l'exemple de la figure 4, ce nombre pouvant être différent. Les autres colonnes, centrales, produisent les parties des éclairements Σ'', Δ'', Ω'' comprises entre les deux portions AB, A'B' d'extrémité. Dans le cas de la figure 5, l'éclairement auxiliaire AUX'' est réalisé par les colonnes D de l'extrémité droite de l'antenne, mais un second éclairement auxiliaire pourrait aussi par exemple être réalisé par les colonnes G de l'extrémité gauche de l'antenne, avec le premier éclairement auxiliaire AUX'' ou seul.
  • La figure 6, présente le diagramme de rayonnement auxiliaire AUX' associé à l'éclairement auxiliaire AUX''.
  • Ce diagramme auxiliaire permet de compléter le balayage effectuée par le diagramme Σ' de la voie somme Σ et augmente donc la capacité de communication de l'antenne. Le diagramme auxiliaire AUX' a un gain maximum plus faible que celui du diagramme Σ' de la voie somme Σ car il est alimenté par moins de colonnes. A titre d'exemple, sur une antenne telle que celle présentée par les figures 1 et 3 contenant 35 colonnes, le diagramme auxiliaire AUX' est produits par 9 colonnes, soit un quart d'antenne environ. En conséquence, le gain maximum du ou des diagrammes auxiliaires AUX' est environ inférieur à 6 dB par rapport au gain du diagramme Σ' de la voie somme Σ. Cette diminution de gain peut sembler gênante pour atteindre les cibles, cependant la ou les diagrammes auxiliaires ne sont destinés qu'à compléter la voie principale qui est la voie somme Σ et sont ainsi efficaces quand les cibles se rapprochent du radar, là où leur gain devient suffisant pour la détection ou la communication.
  • La figure 7, illustre un mode de réalisation possible d'une antenne selon l'invention. Les colonnes 1 d'éléments rayonnants sont fixées entre elles par un support 10. L'antenne comprend, à titre d'exemple 35 colonnes 1. Les colonnes G, D d'extrémité sont alimentées par des circuits de distribution auxiliaire 11, 12, un circuit 11 étant affecté aux colonnes D de droite, et un autre 12 étant affecté aux colonnes G de gauche. Les autres colonnes sont alimentées par exemple par des circuits de distribution à anneaux 13, 14 dont la structure est connue de l'homme du métier, un circuit 13 étant affecté aux colonnes à droite de la colonne centrale 1C, et un autre 14 étant affecté aux colonnes à gauche de la colonne centrale 1C. La colonne centrale 1C rencontrant l'axe 3 de l'antenne, est elle-même alimentée pour réaliser l'éclairement somme Σ et SLS Ω. Les répartitions d'amplitude propres aux éclairements somme et SLS entre la colonne centrale 1C et les autres colonnes sont réalisées par l'intermédiaire d'un coupleur de proximité 15 par exemple. Le circuit de distribution à anneaux 13 du côté droit est alimenté par un circuit de distribution 16 commun aux voies somme Σ, différence Δ et SLS Ω et par un circuit de distribution 17 affecté spécifiquement à la voie différence Δ. De même, le circuit de distribution à anneaux 14 du côté gauche est alimenté par un circuit de distribution 18 affecté à la voie différence Δ et par un circuit de distribution 19 commun aux voies somme Σ, différence Δ, et SLS Ω . Les entrées des circuits de distribution 17, 18 affectés à la voie différence Δ sont reliées respectivement à la première et à la troisième sortie d'un premier coupleur 20 de type "anneau", ces deux sorties étant déphasées de π. Cela permet de créer un déphasage de π entre l'éclairement différence Δ'' à gauche de la colonne centrale 1C et l'éclairement différence à droite. La deuxième sortie du premier coupleur de type anneau 20 est reliée par exemple à une charge 26 et son entrée E1 est reliée à l'une des sorties d'un premier coupleur 21 de type "Wilkinson" par exemple. Les entrées des circuits de distribution 16, 19 affectés aux voies somme, différence et SLS sont reliées respectivement à la première et à la troisième sortie d'un deuxième coupleur 22 de type anneau, l'entrée E2 de ce dernier étant reliée à l'autre sortie du premier coupleur 21 de type "Wilkinson", sa deuxième sortie étant reliée à une sortie d'un deuxième coupleur 23 de type "Wilkinson" par exemple. L'entrée du premier coupleur 21 de type "Wilkinson" est par exemple reliée à la sortie d'un troisième coupleur 24 de type "Wilkinson" dont l'entrée constitue un accès 27. L'autre sortie du troisième coupleur 24 de type "Wilkinson" est reliée à l'entrée E3 d'un troisième coupleur 25 de type anneau. Les premières et troisièmes sorties de ce dernier sont respectivement reliées aux entrées des circuits de distribution auxiliaire 11, 12, sa deuxième sortie étant reliée à l'autre sortie du deuxième coupleur 23 de type "Wilkinson". L'entrée de ce dernier est reliée par exemple à une sortie du coupleur de proximité 15 dont les entrées 28, 29 constituent deux autres accès. Tous ces circuits de distribution et ces coupleurs sont contenus dans le circuit de répartition 2, toutes les liaisons entre ces éléments étant des liaisons hyperfréquence. Les moyens de couplage 15, 20, 21, 22, 23, 24, 25 décrits précédemment sont donnés à titre d'exemple et peuvent être remplacés par d'autres moyens réalisant les mêmes fonctions.
  • Les circuits de distribution auxiliaire comportent chacun deux accès 71, 72, 71', 72', un 72, 72' vers une première voie réalisant une partie de d'éclairement d'antenne commune aux éclairement somme Σ'', différence Δ'' et de suppression des lobes secondaires Ω'', et un 71, 71'' vers une deuxième voie réalisant un éclairement auxiliaire AUX''. L'éclairement d'antenne généré par la première voie est situé sur les bords de cette dernière, et est commun aux trois diagrammes Σ', Δ', Ω' précités. Selon l'invention, les distributions de la puissance hyperfréquence sur les colonnes d'extrémité G, D par les circuits de distribution auxiliaire 11, 12 peuvent être effectués par exemple par des matrices de Blass à deux accès. Les circuits auxiliaires de distribution contiennent donc par exemple de telles matrices. Ces matrices de Blass réalisent deux éclairements orthogonaux notés par exemple An et Cn, An étant l'éclairement commun aux voies somme Σ, différence Δ et de suppression des lobes secondaires Ω sur les bords de l'antenne, c'est-à-dire au niveau des colonnes G, D d'extrémité réalisant le diagramme auxiliaire. L'éclairement noté Bn, correspondant au diagramme auxiliaire peut alors être obtenu à partir des éclairements précédents orthogonaux An et Cn par la relation:
    (Bn = K₁ An + K₂ Cn) (1), K₁ et K₂ étant par exemple des coefficients définissant la fonction de transfert d'un coupleur et vérifiant la relation:
    (K₁² + K₂² = 1) (2). Si le diagramme associé à l'éclairement Bn est dépointé par rapport à l'axe 3 de l'antenne, l'éclairement Bn devient alors sensiblement orthogonal avec l'éclairement An, en conséquence K₁ devient très inférieur à K₂ et Bn se confond avec Cn. Des simulations et des essais expérimentaux effectués par la Déposante ont montré qu'un dépointage suffisant pour atteindre cette orthogonalité entre les éclairements An et Bn associé à une modification du pas entre les colonnes G, D d'extrémité formant l'éclairement auxiliaire, par rapport au pas entre les autres colonnes, en diminuant ce pas par exemple, n'entraînent pas d'éclairements parasites notamment de lobes de réseau. Il est alors possible à partir des matrices de Blass contenues dans les circuits de distribution auxiliaire d'obtenir un diagramme auxiliaire dépointé par rapport à l'axe de l'antenne sans lobes de réseau parasites.
  • La figure 8 présente un mode de réalisation possible d'une matrice de Blass à deux accès 71, 72 pour obtenir les éclairements An et Bn précités, c'est-à-dire l'éclairement AB, A'B' commun aux voies Σ, Δ, Ω sur les bords d'antenne et l'éclairement auxiliaire. La matrice de Blass présentée par la figure 7 est par exemple contenue dans l'un au moins des circuits de distribution auxiliaire 11, 12. Sa structure est connue de l'homme du métier. Elle comprend deux accès 71, 72. Un accès 71 est par exemple reliée à une sortie du troisième coupleur de type anneau 25 pour former la partie An d'éclairement commune aux éclairements somme Σ, différence Δ et SLS Ω. Elle alimente les colonnes 1 d'éléments rayonnants d'un bord de l'antenne, ces colonnes étant au nombre de 11 à titre d'exemple. Le pas entre ces colonnes d'extrémité G,D est par exemple inférieur à celui entre les autres colonnes de l'antennes. Un premier accès 71, alimente par exemple la première voie produisant l'éclairement An des colonnes 1 de l'extrémité de l'antenne, l'autre accès 72 alimentant la deuxième voie produisant l'éclairement Bn auxiliaire. La position de ces deux voies peut être éventuellement inversée. Les colonnes 1 alimentées par la matrice de Blass de la figure 7 sont au nombre de 11, à titre d'exemple. Cependant, par rapport à un nombre de colonnes d'extrémité initialement au nombre de 9 par exemple, cette augmentation peut provenir de la modification du pas entre ces colonnes, et notamment d'une diminution de ce pas.
  • Un motif de base de la matrice de Blass comporte un coupleur 73 par exemple relié par une ligne hyperfréquence 75, à une charge hyperfréquence 74 et au coupleur 73 du motif suivant par une ligne hyperfréquence 76, le coupleur 73 du premier motif étant relié à l'accès 71, le coupleur du dernier motif étant relié à une charge hyperfréquence supplémentaire 74' opposée au premier accès 71. Les motifs de base de la première voie sont reliés aux motifs de la deuxième voie par des coupleurs 77, de même type que les précédents par exemple. Chacun de ces coupleurs 77 est relié à une colonne 1 d'éléments rayonnants par une ligne hyperfréquence 78 et sont reliés entre eux par des lignes hyperfréquences 79, le coupleur du premier motif étant relié au deuxième accès 72 et celui du dernier motif à une charge hyperfréquence 74'. Les longueurs et dimensions des lignes hyperfréquences 75, 76, 78, 79 sont calculées selon des méthodes connues de l'homme du métier, la technologie du circuit de distribution 2 peut être en triplaque air par exemple, pour minimiser les pertes notamment. Les coupleurs 73, 77 peuvent être par exemple de type Echelle. Ces coupleurs peuvent être de même type mais pas identiques. Les lignes hyperfréquence ne sont pas de même longueur par exemple.
  • Il est possible, selon l'invention, de réaliser un diagramme auxiliaire dépointé, créé par l'éclairement auxiliaire produit par les colonnes G, D d'extrémité sans modifier le pas de ces dernières par rapport aux colonnes centrales de l'antenne. Cependant, dans ce cas il apparaît des lobes de réseau parasites. Pour supprimer ces derniers, il est préférable alors d'effectuer un faible dépointage du diagramme auxiliaire, mais ce faible dépointage combiné à l'utilisation de la matrice de Blass telle que décrite par la figure 8 crée une déformation du lobe principal du diagramme auxiliaire. En effet, le diagramme auxiliaire étant faiblement dépointé, son éclairement Bn n'est plus orthogonal à l'éclairement An du diagramme somme Σ' et donc, dans la relation (1) précitée, l'éclairement Bn ne se confond plus avec l'éclairement Cn réalisé par la matrice de Blass. Dans ce cas, pour éviter la déformation du lobe principal du diagramme auxiliaire, il est possible par exemple de disposer un commutateur à l'entrée de la matrice de Blass telle que décrite par la figure 8. Il est aussi possible par exemple de combiner cette commutation avec la modification du pas des colonnes G, D d'extrémité de l'antenne.
  • La figure 9 présente un exemple de câblage possible d'un de ces commutateurs. Une première sortie d'un commutateur 81 est reliée à un premier accès 82 de la matrice de Blass pour réaliser l'éclairement An alors que sa deuxième sortie est reliée à une première entrée d'un coupleur 83 dont la sortie est reliée à un deuxième accès 84 de la matrice pour réaliser l'éclairement Bn, le coupleur ayant une fonction de transfert égale au coefficient K₁ entre sa première entrée et sa sortie, K₁ étant le coefficient de la relation (1). L'entrée du commutateur 81 est reliée par exemple au premier accès 71 représenté dans le mode de réalisation de la figure 7. Le commutateur 81 relie suivant sa position, sa première sortie à son entrée ou sa deuxième sortie à son entrée. La deuxième entrée du coupleur 83 est reliée par exemple au deuxième accès 72 représenté sur la figure 7. Sa fonction de transfert entre sa première entrée et sa sortie est égale au coefficient K₂ de la relation (1). Sur la figure 9, la position du commutateur est telle que l'éclairement Bn est réalisé, Bn étant alors égal à K₁An + K₂Cn selon la relation (1). Selon la position du commutateur 81, un des éclairements est réalisé.
  • Les colonnes (G, D) d'extrémité d'antenne choisies pour réaliser le diagramme de rayonnement auxiliaire sont de préférence celles qui correspondent à la partie de l'éclairement commun aux voies somme Σ, différence Δ, et SLS Ω. Cependant elles pourraient s'étendre par exemple à des colonnes plus centrales où cette identité n'est plus tout à fait vérifiée, dans le but notamment d'augmenter le gain du diagramme auxiliaire.
  • Il est possible également d'ajouter par exemple quelques colonnes d'extrémité d'antenne alimentées uniquement pour la réalisation du diagramme auxiliaire, toujours dans le but notamment d'augmenter le gain de ce dernier.

Claims (11)

  1. Antenne de radar secondaire fonctionnant en mode S comprenant une rangée de colonnes (1) d'éléments rayonnants alimentées par un circuit de répartition hyperfréquence (2) contenant une voie somme (Σ), une voie différence (Δ) et une voie de suppression des lobes secondaires (Ω) produisant chacune un éclairement (Σ'', Δ'', Ω'') et un diagramme associé (Σ', Δ', Ω') de rayonnement de l'antenne, caractérisée en ce que des colonnes (G, D) d'extrémités de l'antenne sont alimentées par au moins une voie auxiliaire pour produire au moins un diagramme de rayonnement auxiliaire (AUX') et par une autre voie pour contribuer avec les autres colonnes (1) de l'antenne à la création des trois autres diagrammes (Σ', Δ', Ω').
  2. Antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diagramme de rayonnement auxiliaire (AUX') est dépointé par rapport au diagramme (Σ') produit par la voie somme (Σ).
  3. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les colonnes (G, D) d'extrémité produisant le diagramme de rayonnement auxiliaire (AUX') sont choisies parmi celles où les éclairements (Σ'', Δ'', Ω'') des voies somme (Σ), différence (Δ) et de suppression des lobes secondaires (Ω) sont sensiblement identiques.
  4. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pas entre les colonnes d'extrémité (G, D) produisant le diagramme de rayonnement auxiliaire est différent du pas entre les autres colonnes (1).
  5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le pas entre les colonnes d'extrémité (G, D) est inférieur au pas entre les autres colonnes (1).
  6. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les voies d'alimentation des colonnes d'extrémité (G,D) sont obtenues à partir des voies somme (Σ), différence (Δ) et de suppression des lobes secondaires (Ω) par l'intermédiaire d'une matrice de Blass (71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79).
  7. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit de répartition hyperfréquence (2) comprend au moins :
    - un premier circuit de distribution auxiliaire (11) alimentant les colonnes (D) de l'extrémité droite de l'antenne relié par des moyens de couplage (15, 20, 21, 22, 23, 24; 25) aux entrées du circuit de répartition hyperfréquence (2) ;
    - un deuxième circuit de distribution auxiliaire (12) alimentant les colonnes (G) de l'extrémité gauche de l'antenne relié par les moyens de couplage aux entrées du circuit de répartition hyperfréquence (2) ;
    - un premier circuit de distribution à anneaux (13) alimentant les colonnes (1) situées entre la colonne centrale (1C) de l'antenne et les colonnes (D) d'extrémité droite, relié à un premier circuit de distribution (16) commun aux voies somme (Σ), différence (Δ) et suppressionr des lobes secondaires (Ω) et à un premier circuit de distribution (17) affecté à la voie différence (Δ), ces deux derniers circuits de distribution étant reliés par les moyens de couplage aux entrées du circuit de répartition hyperfréquence (2) ;
    - un deuxième circuit de distribution à anneau (14) alimentant les colonnes (1) situées entre la colonne centrale (1C) de l'antenne et les éléments (G) d'extrémité gauche de l'antenne, relié à un deuxième circuit de distribution (19) commun aux voies somme (Σ), différence (Δ) et de suppression des lobes secondaires (Ω), et à un deuxième circuit de distribution (18) affecté à la voie différence, ces deux derniers circuits de distribution étant reliés par les moyens de couplage aux entrées du circuit de répartition hyperfréquence (2) la colonne centrale (1C) étant reliée à une entrée par les moyens de couplage.
  8. Antenne selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que les circuits de distribution auxiliaire (11, 12) contiennent chacun une matrice de Blass.
  9. Antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de couplage contiennent des coupleurs à anneaux (20, 22, 25).
  10. Antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de couplage contiennent des coupleurs de type "Wilkinson" (21, 23, 24).
  11. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les voies (82, 84) d'alimentation des colonnes (G, D) d'extrémité produisant le rayonnement auxiliaire sont séparés par un commutateur (81).
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