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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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13. Linéarité
L’antenne active présente l’inconvénient majeur qu’aucun filtrage spatial ne peut être appliqué au signal incident avant son entrée dans le module. L’élément rayonnant possède fonctionnellement un diagramme de rayonnement très ouvert (le faisceau n’est formé qu’après passage des signaux dans les modules) et capte les signaux en provenance de toutes les directions.
La voie de réception dans chaque module doit donc être dimensionnée pour la dynamique totale de tous les signaux incidents sans créer d’intermodulation entre signaux.
L’analyse préalable à la définition de la dynamique linéaire de la voie de réception implique :
-
l’identification de la nature des signaux susceptibles d’être captés pendant le fonctionnement normal de l’antenne, qu’ils soient les échos du signal émis ou des signaux d’origines extérieures diverses. Leur amplitude, leur fréquence ou leur densité spectrale doivent être caractérisées. À ce stade, l’identification doit porter sur la totalité du spectre ;
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la caractérisation de la réponse à large bande (le gain) de l’élément rayonnant. Celui-ci constitue en effet un filtre fréquentiel vis-à-vis des signaux incidents dans la mesure où son gain diminue en principe fortement en dehors de la bande passante recherchée pour l’antenne ;
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la détermination de la marge nécessaire entre la puissance maximum des signaux entrant dans le module et le niveau de saturation de la voie de réception.
À partir du niveau de saturation ainsi défini pour la voie de réception, chaque fonction élémentaire de la voie de réception peut être spécifiée en niveau de saturation en fonction de sa position dans la voie. Cette spécification aura des conséquences déterminantes sur le choix des composants et sur leur consommation.
L’incidence sur la consommation totale de l’antenne n’est généralement pas négligeable.
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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.
-
...
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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