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RÉSUMÉ
Les antennes actives sont une véritable rupture technologique dans le domaine des antennes et des Systèmes. Elles sont caractérisées par des grandeurs telles que surface, diagramme et gain, dont le calcul est présenté. Puis cet article expose les méthodes de calcul de base permettant, d’une part, de spécifier un certain nombre de sous-ensembles clés de l'antenne active et, d’autre part, de prédire et de caractériser ses performances.
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François GAUTIER : Ingénieur de l’institut polytechnique de Grenoble - Licencié ès sciences physiques - Ancien directeur technique adjoint de Thales Airborne Systems
INTRODUCTION
Après avoir présenté le schéma synoptique d’une antenne active et avoir exposé l’intérêt de ce type d’antenne, les avantages qu’il procure à un système, ainsi qu’une description détaillée de la constitution, des fonctions et des modes de réalisation des sous-ensembles dans l’article consacré aux principes de conception , nous exposons ici les méthodes de calcul de base permettant, d’une part, de spécifier un certain nombre de sous-ensembles clés et, d’autre part, de prédire et de caractériser les performances d’une antenne active.
Cet article constitue le second volet d’une série consacrée aux antennes actives :
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E 3 295 - Antennes actives - Dimensionnement ;
Le lecteur pourra également consulter les articles suivants, du traité Électronique, pour plus de détails sur la théorie des antennes et celle des antennes-réseaux en particulier :
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12. Formation de faisceaux
Les lois de formation de faisceau sont les lois amplitude/phase qui sont utilisées pour modifier la forme des diagrammes de rayonnement.
Dans la détermination de ces lois, on ne devra jamais oublier que :
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toute pondération d’amplitude à l’émission réduit la puissance hyperfréquence générée par l’antenne alors que la consommation reste en gros la même ;
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la loi de pointage linéaire du type (u 0 x + v 0 y ) opère une translation du facteur de réseau dans l’espace (u, v ) mais pas dans l’espace des angles. Ainsi :
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les contours à 3 dB et la fonction d’écartométrie 8 sont déformés dans l’espace réel,
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un faisceau élargi dans un plan, suivant la coordonnée u ou v, pour un pointage dans l’axe de l’antenne, s’inscrit sur un cône à u ou v constant lorsqu’il est dépointé (figure 9). La trace au sol d’un tel faisceau rayonné par un radar aéroporté est donc un segment d’hyperbole et non un segment de droite.
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La détermination des lois de formations fait appel à deux techniques principales ([1] p. 2.35 et suivantes, [3] chapitre 7, [4] p. 4.2, [5] chapitre 11, article [E 3 282] § 4) :
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utilisation de lois mathématiques paramétrées (gaussienne, tronquée, cosinus à la puissance α sur un piédestal, Hanning…) ou de lois définies par des algorithmes paramétrés connus (Taylor, Dolph, Tchebychev, Bayliss…), les paramètres étant choisis pour le résultat voulu. Ce type de loi est utilisé lorsqu’il s’agit principalement de réduire le niveau des lobes secondaires ou simplement d’élargir le faisceau ;
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recours à...
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Formation de faisceaux
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PARKER (D.), ZIMMERMANN (D.C.) - Phased arrays - - IEEE transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 50, no 3, p. 678-698, mars 2002.
-
(2) - HEWISH (M.), LOK (J.J.) - Fighter integrated sensors - contributing to the common good - - Jane’s International Defense Review, p. 3-11 www.janes.com, janv. 2002.
-
(3) - SARKAR (T.K.), KOH (J.) - A pragmatic approach to adaptive antennas - - IEEE Antennas and Propagation magazine, vol. 42, no 2, p. 39-54, avr. 2002.
-
(4) - ALBAREL (G.), TANNER (J.), UHLMANN (M.) - AMSAR Active Antenna Technology and First Measured Performance. - 5th International Conference and Exhibition on Radar Systems. Brest, 17-21 mai 1999, session 2.2.
-
(5) - LACOMME (Ph.), SIRVEN (J.) - Évolution des radars aéroportés. - Revue Scientifique et Technique de la Défense : THALES et la recherche, Édition DICOD, p. 123-134, nov. 2001.
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...
ANNEXES
European Space Agency (ESA) http://www.esa.int
Centre National d’Études Spatiales (CNES) http://www.cnes.fr
ONERA http://www.onera.fr
TNO-FEL (Pays-Bas) (Physics and Electronics Laboratory) http://www.tno.nl/instit/fel/felmain.html
Quinetiq (GB) http://www.soc.soton.ac.uk/others/quinetic/index.htm
Forschungsgesellschaft für Angewandte Naturwisseischaften.e.v. (FGAN) (All) http://www.fgan.de
Air Force Research Laboratory (USA) http://www.afrl.af.mil
En outre, de nombreuses universités et écoles, principalement en France, en Europe, aux USA, au Japon et en Inde, ont, dans leur programme de recherche, des études sur des composants physiques ou fonctionnels des antennes actives :
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conception de Circuits intégrés micro-ondes monolithiques (ou Monolithic Microwave Integrated Circuit - MMIC) ;
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méthodes d’assemblage et d’interconnexion pour les modules actifs avec pour objectif d’accroître la reproductibilité, la fiabilité et de réduire le coût de production ;
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éléments rayonnants et réseau d’éléments rayonnants ;
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simulations électromagnétiques pour le calcul des couplages entre éléments rayonnants, du diagramme de l’élément rayonnant au milieu du réseau, du diagramme de rayonnement exact du réseau, pour des antennes planes ou « conformes » ;
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synthèse de faisceau...
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