Antennes agiles optoélectroniques impulsionnelles - principe et application

02/09/2017
Publication REE REE 2006-1
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2006-1:19763
DOI :

Résumé

Antennes agiles optoélectroniques impulsionnelles - principe et application

Métriques

34
6
4.22 Mo
 application/pdf
bitcache://95222942e81c508e3ae73e259f93e83e26ecc1ae

Licence

Creative Commons Aucune (Tous droits réservés)
<resource  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
                xmlns="http://datacite.org/schema/kernel-4"
                xsi:schemaLocation="http://datacite.org/schema/kernel-4 http://schema.datacite.org/meta/kernel-4/metadata.xsd">
        <identifier identifierType="DOI">10.23723/1301:2006-1/19763</identifier><creators><creator><creatorName>Stéphane Vauchamp</creatorName></creator><creator><creatorName>Jean-Christophe Diot</creatorName></creator><creator><creatorName>Michèle Lalande</creatorName></creator><creator><creatorName>Marc Jouvet</creatorName></creator><creator><creatorName>Joël Andrieu</creatorName></creator><creator><creatorName>Valérie Bertrand</creatorName></creator><creator><creatorName>Bertrand Vergne</creatorName></creator></creators><titles>
            <title>Antennes agiles optoélectroniques impulsionnelles - principe et application</title></titles>
        <publisher>SEE</publisher>
        <publicationYear>2017</publicationYear>
        <resourceType resourceTypeGeneral="Text">Text</resourceType><dates>
	    <date dateType="Created">Sat 2 Sep 2017</date>
	    <date dateType="Updated">Sat 2 Sep 2017</date>
            <date dateType="Submitted">Fri 17 Aug 2018</date>
	</dates>
        <alternateIdentifiers>
	    <alternateIdentifier alternateIdentifierType="bitstream">95222942e81c508e3ae73e259f93e83e26ecc1ae</alternateIdentifier>
	</alternateIdentifiers>
        <formats>
	    <format>application/pdf</format>
	</formats>
	<version>33557</version>
        <descriptions>
            <description descriptionType="Abstract"></description>
        </descriptions>
    </resource>
.

NOUVELLES FORMES D'ONDE AGILES EN IMAGERIE, LOCALISATION ET COMMUNICATION Antennes agiles op a a optoélectroniques impulsionnelles m principe et applications Mots clés UltraLargeBande, Impulsionsultra-courtes, Radar ULB, Photo-commutateur, AntenneULB, Dépointageangulaire Par Stéphane VAUCHAMP'. Jean-Christophe DIOT', Michèle LALANDE " Marc JOUVET 1, Joël ANDRIEU', Valére BERTRAND 1, Bertrand VERGNE1, Vincent COUDERC 1,Bernard JECKOI 1 XLMIIUTGEII. CISTEME 2, XLIM, Faculté des sciences de Limoges' L'utilisation de sources impulsionnelles optoélectroniques dans les radars Ultra Large Bande ouvre des perspectives en terme d'agilité de réseau d'antennes ULB. Introductîon Avec le développement de systèmes d'acquisition et de traitement de signaux sophistiquês, les techniques impulsionnelles offrent de plus en plus d'avantages pour les applications Ultra Large Bande (ULB). La possibilité de générer un rayonnement impulsionnel fort niveau (plusieurs dizaines de kV) couvrant la bande fréquentielle [200 MHz-3 GHz] conduit par exemple à l'élaboration de radar de détection ; de telles impulsions permettent d'allier les avantages des basses fréquences pour la pénétration dans le sol et la traversée d'écrans végétaux avec les avantages des larges bandes qui apportent une forte réso-c Z:7 lution [1]. Des bancs de mesures impulsionnelles dédiés à la mesure de Surface Equivalente Radar (SER) intègrent également des sources de rayonnement du même type que celles des radars de détection [2j. Parmi les techniques de réalisation de sources de rayonnement à forte puissance instantanée [3], l'une consiste à associer une antenne large bande à un photo- commutateur déclenché par un faisceau laser. Les chercheurs du laboratoire ont conçu des antennes large bande [200 MHz- 3 GHz] et les photocommutateurs associés. Ces photo- commutateurs développés en collaboration avec le Commissariat à l'énergie atomique de Bruyères-le-Châtel, délivrent des impulsions de tension présentant un niveau crête d'environ 10 kV et un front de montée de 130 ps. Ils intègrent des photoconducteurs fonctionnant en mode linéaire. L'utilisation de l'optoélectronique dans les systèmes radars permet de repousser les limites actuelles de portée, de résolution et d'acquisition des radars ULB purement électroniques. En effet, l'utilisation de photoconducteurs éclairés par un laser ultra rapide, permet de générer des impulsions électromagnétiques sans gigue significative autorisant le concept multisource. Des essais menés au laboratoire ont montré la possibilité de synchroniser les photocommutateurs avec une précision de 2 ps. La possibilité de gérer le retard de déclenchementc avec une telle précision ouvre par ailleurs des perspectives en termes d'agilité de réseau d'antennes ; le rayonnement peut être concentré dans une direction donnée, en ajustant les retards d'éclairement des différents photocommutateurs. ESSENTIEL SYNOPSIS Cet article présente un démonstrateurde radaroptoélectronique dans lequel quatre sources impulsionnelles optoélectroniques haute tension sont associées à des antennes large bande. L'utilisation de l'optoélectronique offre la possibilité de générer des impulsionssansgiguesignificativeautorisant le concept mul- tisources. La maîtrise du retard de déclenchement des sources via l'optique ouvre des perspectives en termes d'agilité de réseauxd'antennes. Dans la première partie, sont décrits le principe du radar et les premiers essaisvalidant leconcept du cumul de puissance.Puis, une analysethéorique d'un réseaud'antennes ULB adaptéesau rayonnement d'impulsions ultra-brèves montre le principe de dépointage angulairedu rayonnement électromagnétique transi- toire. This paperpresents a demonstrator of an optoelectronicradarin which four highvoltage optoelectronic pulsegeneratorsand Ultra- Wide Bandantennasare associated. Theuse of the optoelectro- nic technologyprovidesthe possibility to generateeiectromagne- tic pulses without jitter allowing of the multisource concept.The control of the releasing delayof the sourcesvia optic offers some prospects of the beam agility of antenna arrays.In the first part, the radarprincipleand the first tests showing the concept of the power summation are described. Then, a theoretical analysisof an arrayof UWB antennassuitable for the ultra-short pulseradia- tion demonstratesthe principleof the angularsteeringof the tran- sient electromagneticradiation. REE NO 1 Janvier2006 m D 0 s s i e r NOUVELLES FORMES D'ONDE AGILES EN IMAGERIE, LOCALISATION ET COMMUNICATION Photo-commutateur laser (déclenchement et synchronisation)déclenchement et synchronisation)- . emissionémission Alimentation haute tension V Impulsion Incidente antennes antennes ci réponseréponse reception temporelle0 0 0 0 00 0 o c ocee cc 0 0 0 cible Oscilloscope temps réel Figme 1.Principe du radar optoélectronique. Alimentation haute tension Photo-interrupteur Figure2. Représentation schématique du générateur optoélectronique d'impulsions. Afin de se forger un avis sur les possibilités de telles technologies, une analyse théorique et expérimentale a été menée. Cette démarche s'appuie sur l'expérimenta- tion et la modélisation théorique de réseaux d'antennes ULB adaptées au rayonnement d'impulsions ultra- brèves. Ces antennes conçues et réalisées dans le cadre du développement de moyens probatoires type « radars » en collaboration avec la Délégation générale pour l'armement sont les antennes Valentine pour la partie expérimentale du radar optoélectronique et les antennes Ciseaux [4] pour la partie théorique sur le dépointage angulaire. 2. Radar optoélectronique La figure 1 présente le schéma de principe du radar optoélectronique. Le système d'émission est constitué de quatre générateurs optoélectroniques ultra-large bande capables de générer des impulsions électriques de courte durée et à fort niveau crête. Ces générateurs sont déclen- chés et synchronisés par une source laser picoseconde Nd :YAG délivrant des impulsions de 25 ps à la longueur d'onde de 1064 nm. Chaque générateur est connecté à une antenne large-bande qui supporte un niveau de tension crête de 10 kV. Une grande partie du contenu spectral des impulsions photogénérées est rayonnée simultanément par les quatre antennes identiques. Le signal diffracté par la cible est détecté via une autre anten- ne large bande connectée à un oscilloscope temps réel. 2.1. Système d'émission Générateur d'impulsions optoélectronique Le générateur optoélectronique est constitué d'un matériau photoconducteur associé à une capacité (figure 2). Une alimentation haute tension continue est utilisée pour charger cette capacité. L'illumination du photo-commutateur par le faisceau laser déclenche une décharge rapide du condensateur via l'impédance de sortie 50 Q, permettant ainsi la propagation d'une impulsion électrique. Le mécanisme de photo-génération est régi par la photo- injection de charges, qui produit une forte augmentation de la conductivité du semiconducteur. La durée et la forme du courant transitoire dépendent de la durée de REE Nn 1 Janvier2006 Antennes agiles optoélectroniques impulsionnelles : principe et applications 10000- 1ii 18000- 11, r-6000- i i-.0 ïii i : 104000- f 1. 2000 0 -...i \1 0 1 2 3 4 5 Time (ns) o -5- m m tL " el 0- 0 o - 15 -20.l 1 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Frequence (GHz) Figure3. Exemple d'impulsion obtenue avec le générateur optoélectronique. l'excitation optique, du temps de réponse du semiconduc- teur et de la bande passante de la ligne de transmission. Le niveau crête de l'impulsion électrique est directement lié à la puissance optique illuminant le semiconducteur et à la tension de polarisation. Une technologie novatrice du Commissariat à l'énergie atomique a été utilisée pour la fabrication des photo- interrupteurs. Les meilleures performances obtenues sont les suivantes : une largeur à mi-hauteur de 300 ps, un temps de montée de 130 ps et un niveau crête de 10,7 kV pour une énergie optique de 1,5 mJ. A notre connaissance, cette valeur d'énergie est la plus faible actuellement obtenue en mode linéaire. La fomie transitoire et le spectre normalisé de ces impulsions sont présentés figure 3. Ces caractéristiques optimales ont été obtenues avec une tension de polarisa- tion de 16 kV ce qui correspond à un rendement élec- trique de 67 %. Cette valeur dépend de l'énergie électrique stockée, du temps de montée électrique du dispositif et des pertes électriques estimées à environ 7 %. Après une étude complète de l'influence de la durée de l'impulsion optique sur la forme de l'impulsion électrique, il apparaît que les matériaux et la géométrie du coeur du générateur sont des facteurs limitatifs du temps de montée. Antennes d'émission large bande Les quatre antennes émettrices appelées antennes Valentine ont été conçues spécialement pour le radar optoélectronique (figure 4). L'outil numérique utilisé pour la conception de ces antennes est un logiciel de simulation électromagnétique basé sur la résolution des équations de Maxwell dans le domaine temporel par la méthode des différences finies (FDTD). L'antenne Valentine est constituée de deux rubans métalliques cour- bés selon un profil optimisé par simulation. La largeur des rubans métalliques est 5,2 cm ce qui conduit à une antenne compacte dans le plan H. Les autres dimensions sont données sur la figure 5. Les deux rubans métalliques forment une ligne de transmission biplaque à l'entrée de l'antenne. La largeur des rubans et l'écartement entre les deux rubans choisis fixent une impédance d'entrée de 50 Q. 1 111 , 1 4 , Figure4. Aitenne Valeiitiiie. Un balun est connecté à l'entrée biplaque de l'antenne. La fonction de ce dispositif est d'assurer l'adaptation mécanique entre la sortie coaxiale 50 Q du générateur etc l'entrée biplaque 50 Q de l'antenne. De plus, le balun permet l'alimentation de l'antenne par un mode symétrique. z y x E 1 =4--] 1 1- x 11- baluin 1 cm1 40 ern1 Plali E 95 Clil Figure 5. Dimensions de l'antenne Vi : lientine. REE ? 1 Janvier2006 ardossiera NOUVELLES FORMES D'ONDE AGILES EN IMAGERIE, LOCALISATION ET COMMUNICATION G I(\ 0 30 1 1 '"' t " ---- ' "'tt'T . -Ui,L_. f__ __ __. --\- ..1T_1LL ,'° 9 IYa ' II IIf 1 1 i f !,'f ,'` Î Î t. j r I 'jl 1, j 1; o ao fréquence,GHz Figwre 6. Coefficievt de réflexiov. . 5E-09 2 OE,09 2 SE-09 3 OE09 ta 12 i n v 6 m a 0 fréquence,Hz OOE·00 S.OE·OB 1.OE·09 7.5E·09 2.OEa09 2.SE·09 30E·09 -1--l-FDTD tnesuresimulationFDTD mesuretransitoire.. O.OE+ÛO5.0E-08 1.0E+09 1.5E-09 20E+OS 2.5E-09 30E+09 fréquence.Hz -<-S)mu!at!onFDTD mesuretransftoke' ID 1c?*1 CL- =. ", Figme 7. Gaiii de l'aiiteiiiie Vcileiitiiie. 38Hz 2,7 - 2,4GHz 2,IG " z 1,5c,Hz 1,2C3H7 900m " z 600m " z 30OMHz 600MHz tv,yJ , AI"w, UIf·.e°r ...'u W N N ü OJN u uN 6O.p N O O O O O O O O O N.P pOO O O O O O O O O Angle/degrés o.fJlcm H tfj_<-j. ________________.'! __!. ! !______!_________ __ 2,7GHz - , - t 2,4 H 2,1GHz - 1 2 H 60OMF-iz .SGHz - , 9DOMHz 600MHz c- 900MHz 300MHz ------.-----'x, ;; -,'i'..11... · OO6O.ü N N p OJOOu u _a N O L N O O O O O O O O O N O)O O O O O O O O Angle/degrés b. plclll E. _.- -'.', ir'*.. i.ri t1s tv"'y..a,xF :i, J5'v. -.-- -'-- " - Figtire 9. Aiiteiiiie Libelliile 181B 12 u 3 m 9 6 O.OE+OOS,OE+08I,OE+09l,6E+09 2,OE+09 2,SE+09 3,OE+09 3,SE+09 4,OE+09 fréquence (Hz) Méthode transitoire Méthode harmonique Figrae 10. G (iiii cle l'aiiteiiiie Libellitle. iCp 'UI`,0105`rvitCh1'- -IC icoc otosw tcli 3 ,!\'nI10105''''llcI12' .1,OSWtCh 4 80CSOC- '. > 600'. v vv oo'.' :, '''. E 400m " /' " ..-..... L 400 I WO o.-.- ";:-./ -'--.-"'- "'- "--'- " --_._.-.'--_....-._._.-'.'-1 -20000 5e-10 0 5e-10 le 09 1 le-0 2e-09 2 5e-09 3e 09 3 5e-09 temps s Figure 8. Diagranunes cte rayonnement Figtire Il. S),iichi-oiiiscitioii eii soriie clesplioto- (oiiiiiiiitateiii-,. Les quatre antennes et leurs baluns associés ont été fabri- qués par la société Europulse (Lot, France). Le coefficient de réflexion du système balun-antenne est reporté figure 6. Le paramètre S Il est inférieur à -10 dB sur la bande de fréquence comprise entre 300 MHz- 3 GHz. La figure 7 présente le gain dans l'axe sur la bande de fréquence 300 MHz et 3 GHz. Le gain a été déterminé à partir d'une méthode de mesure transitoire [5]. La confrontation des résultats théoriques et expérimen- taux s'avèrent satisfaisante. Le gain est d'environ 8 dB entre 400 MHz et] GHz et varie entre 10 et 12 dB sur la bande 1 GHz-3 GHz. REE ? ! Janvier2006 Antennes agiles optoélectroniques impulsionnelles : principe et applications Sourcesoptiques Fibre1 Fihre? Photoswitch générant le signal de trigger Photoswitch 1 Source Haute Tension 2kV Oscilloscope TDS 6804 B CHI CH2 Phataswitch 2 Photoswitch3 Photoswitch 4 11 Valentiiie 1 2e Valentine2 13 Valentine 4 14 Valentine 3 Libellule 20dBPSPL 6dBBARTH 20 dB PSPL KentechX 10 (20 d [3) Figure 12. Dispositif exl-éi-iiiieiiial : iéseciiL : le 4 aiiteiiiies Valeiiti ; ie. Les diagrammes de rayonnement dans le plan E et le plan H sont représentés sous la forme de graphe d'intensité en niveaux de gris (figures 8a et 8b), sur la bande de fréquence 300 MHz-3 GHz. Le niveau maximum de rayonnement (0 dB) est associé à la couleur noire et le niveau minimum (-15 dB choisi arbitrairement) est associé au blanc. L'antenne est plus directive dans le plan H et les diagrammes de rayonnement dans ce plan deviennent plus étroits avec l'augmentation en fréquence. Le rayon- nement arrière est important sur la bande de fréquence 300 MHz-750 MHz. 2.2. Système de réception Antenne de réception L'antenne de réception est une antenne Libellule développée lors de précédents travaux sur le système radar Pulsar [6]. Cette antenne est composée de quatre pales métalliques évasées (figure 9). Une ligne biplaque constitue l'entrée de l'antenne. L'impédance d'entrée de l'antenne est de 50 Q. Comme les antennes Valeritine, un balun assure la transition entre un câble coaxial 50 Q et l'entrée 50 Q de l'antenne. Les principales caractéristiques de cette antenne sont : une bande passante de 250 MHz à 3 GHz à -10 dB et un gain d'environ 12dB sur la bande de fréquencec 500 MHz-3GHz (figure 10). Deux méthodes de mesureCD ont été appliquées pour déterminer le gain : une méthode harmonique classique et une méthode transi- toire [5]. Les deux méthodes conduisent à des résultats similaires. Oscilloscope temps réel L'acquisition du signal reçu par l'antenne Lihellule est assuré par l'oscilloscope temps réel 6804B de Tektronix. Ce dernier présente une bande passante analogique de 7 GHz et un temps de montée de 62 ps (10 %-90 %). Le taux d'échantillonnage maximum est de 20 giga- échantillons/s et la longueur d'enregistrement est de 2 mégapoints par voie sur le modèle standard.c 2.3. Premiers résultats expérimentaux Caractérisation et synchronisation des photo- commutateurs Dans un premier temps, les essais du réseau de quatre antennes ne sont pas réalisés à pleine puissance. Ainsi, les quatre photo-commutateurs polarisés par une source haute tension de 2,02 kV sont caractérisés et comparés les uns aux autres. Des réglages sont effectués afin d'obtenir des caractéristiques d'impulsions électriques quasi- identiques : temps de montée de 103 ps (pris entre 10 % et 90 %), une largeur à mi-hauteur de 226 ps et un niveau crêtede 1160 V. Des lignes à retard optiques permettentcre c de synchroniser les impulsions issues des quatre photo- commutateurs (figure 11). Les générateurs sont synchronisésZD Zn avec une précision de 2 ps. REE N 1 Janvier2006 Dossier NOUVELLESFORMESD'ONDEAGILES EN IMAGERIE, LOCALISATION ET COMMUNICATION 1 ante,iri, 2 ( " < ; 4,ilen,ies c LI -1 5 1 1 -*, , 07 1 4 ",e 07 1 49e 0,- te,,,Ds 1 1 e-O-, tellloi-i'lle. 1 - 1,, 4, - 1). Figcue13. Coliil- ? ti ; -aisoii (les.igiiailv reçii, poii- 1, 2 et 4 ciiiteiiiies il I*éinissioli. Mise en réseau Les premiers essais du réseau d'antennes Valentine ont étéréalisés avecl'antenneLibellule enréceptionplacée en face du réseau(figure 12).En émission, trois configu- rations ont été comparées : une antenne Valentine, deux antennesValentineet quatreantennesValentine.La distance entre deux antennessuccessivesValentine est de 35 cm. Les figures 13a et 13b présentent respectivement la forme temporelle du signal reçu et sa transformée dec -r---- ----7------ -----4------ /''\.''/ ---- "'----------/-- i/J ; \.- i ---/-' "'\--' ""'-'--'5. ____/'','-'\.'/==',', /'.' t \,' v l: v _.. \_..V _.__\_.__.o L_\_.'/_._.. 15. : \ ; i "E' m C \', m9 1 -------,''. \ ".:'..J.-I','', :/', j',\lv't.'L _\/u ::(.-.1.[ I -90 -75 -60 45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 90 angle, degré -500 MHz-7SOMHz... 1GHz 1,25GHz Figme15.Fcictetti- de i-é,eait- Dépoirttnge de- 15'. Différence de marche (N-1) ô ZN --2 TN 1 '. '0> "', ,, Il 1 n ", " 1 1, D t . . . T j. 1 1 %ù 1 U Ti 1 Différence de marche élémentaire ô Figure14. Ré,eaii Iiiiéai-e,,Ie N aiiteiiies et clél>oiiitage aiigiilciii-e. Fourier, pour les trois mesures. L'amplitude du signal reçu pour une antenned'émission est multipliée par deux pour deux antennesd'émission et par quatre pour quatre antennesd'émission. Une augmentationde 6 dB est obte- nue sur le module de la transformée de Fourier du signal reçu lorsque le nombre d'antennes double. Ainsi, le concept du cumul des puissancesest validé sur toute la bande de fréquence 300 MHz-3 GHz. Toutes les conditions sont dorénavant réunies pour autoriser des expérimentations sur le dépointage du rayonnement en jouant sur les retards optiques. 3. Analyse théorique d'un réseau d'antennes ULB 3.1. Démarche L'objectif desréseauxd'antennesULB estdeconcentrer le rayonnement dans une direction donnée 0 ()par rapport à l'axe, en a 1éà l'axe, en jouantsur le retard à l'émission entre chaque antenne.Dans le cadred'un réseaulinéaire de N antennes placéescôte-à-côte et séparéesd'une distance D, pour un dépointage angulaire 0 (). le retard différentiel entre la première source d'alimentation et la N,',,,cest égal à : (N - I) D x sin0o C TN = (1) Le facteur de réseauR permet à partir du diagrammeCD de rayonnement d'une antenne seule de remonter au diagramme de l'ensemble du réseau, simplement en le multipliant par R. Pour un réseaulinéaire de N antennes placéescôte-à-côte, R est déterminé à partir de l'équation suivante : R = sin N N! D (sinO -siii0o » 1 il k sin 1 lD (-,illo -,in0o (2) REE WI Janvier2006 Antennes agiles optoélectroniques impulsionnelles : principe et applications Charges résistives = Àk 1. 0 5 rmn 0,60m 1.00M Figwe 16.Aiiteiilie Ciseaifv. Le facteur de réseau à différentes fréquences est repré- senté figure 15 pour un réseau linéaire de quatre antennes distantes de 30 cm et pour un dépointage de - 15'. Le lobe principal du facteur de réseau dépointe dans la direction voulue soit - 15°. Le facteur de réseau n'est pas symé- trique ce qui se répercute au niveau du diagramme de rayonnement du réseau. Quand la fréquence augmente, le lobe principal se rétrécie. Cette montée en fréquence s'accompagne par l'apparition de lobes de réseau qui se rapprochent du lobe principal. Il faut donc veiller à ce que l'angle d'ouverture de l'antenne utilisée soit suffisamment étroit pour éviter le phénomène de recouvrement au niveau du diagramme de rayonnement du réseau.c Une étude théorique préliminaire a été menée sur un réseau de quatre antennes Ciseaccx pour prédire le comportement d'un réseau linéaire d'antennes en termes de rayonnement transitoire et pour vérifier les notions de dépointage angulaire et de facteur de réseau. L'antenne Ciseaux est une antenne de type filaire (figure 16), chargée par des résistances à ses extrémités, ce qui per- met d'éviter les rebonds basses fréquences en bout d'an- tennes. Ces rebonds sont dissipés par effet Joule [41. Sa bande passante à - 10 dB s'étend de 500 MHz à 1,5 GHz. L'antenne Ciseaux est modélisée à l'aide d'un code de résolution des équations de Maxwell à partir d'équations intégrales spatio-temporelles. Ce logiciel de simulation est un outil numérique approprié pour une étude électromagnétique d'antennes à ondes progres- sives de type filaire. Cette méthode intègre tous les modes de propagation et de rayonnement, et mène directe- ment à l'évolution temporelle du champ rayonné. Les caractéristiques harmoniques de rayonnement sont déduites au moyen de simples transformées de Fourier. Cette méthode de calcul s'avère parfaitement adaptée à l'étude théorique de réseaux d'antennes Ciseaux car elle permet la modélisation d'un réseau de quatre à cinq antennes avec un coût de calcul raisonnable en termes d'encombrement mémoire et de temps de calcul. "'"=--- -1ü06 0.04 E o.oz m 0.02 G.---------------- ------i---J----- -- =______---------------,480 -08 490 08 5.0ot-O.10 os 5201 08 5.30 De 5.40 -08 5.50.08 tO o2. - -m 0- o.os _ I.n,06 - temps,s 4,,te,,,,es C sea, Figure 17.Champélectrique dans l'axe. " -------,----- ----_.'1 -T---- u to ma C 5 m 0 5OE 08 7,5--08 1.GE 09 1.3E'Oq 5 10 fréquence. Hz O.OEtDOJ'5['OS 5.0EH)S 7.5[3 1.0[9 1JEH)9 1.iE*D9 tréquenee.Hz 1 a,ite [ine Cisea,x4antennesCiseaux Figure 18. Gain donsl'axe. 3.2. Mise en réseau Le réseau étudié est un réseau linéaire de quatre antennes Cisenux placées côte-à-côte dans le plan H et séparées d'une distance D égale à 30 cm. L'analyse théorique est réalisée dans un premier temps pour une excitation synchrone des quatre antennes. La figure 17 compare le champ électrique rayonné dans l'axe du réseau d'antennes et de l'antenne seule pour une excitation gaus- sienne de largeur à mi-hauteur de 555 ps. L'évolution et l'étalement temporel sont similaires dans les deux cas. Le niveau du champ électrique rayonné est proportionnel au nombre d'antennes du réseau. Le cumul des puissances dans l'axe est également observable sur le gain : différence de 6 dB sur la bande de fréquence 250 MHz- 1,5 GHz entre le gain d'une antenne et le gain du réseau (figure 18). Pour cette étude préliminaire du réseau linéaire en transitoire, nous nous intéressons particulièrement à l'encombrement spatial de l'énergie rayonnée ainsi qu'à l'étalement temporel des impulsions dans le plan H. Des graphes d'intensité signée présentent l'évolution du niveau du champ électrique en réception, en fonction de l'angle d'émission (en abscisse) et en fonction du temps (en ordonnée). Ils seront présentés en niveau de gris : la couleur blanche indique le niveau minimum du champ REE Nu 1 Janvicr2006 . Dossier) NOUVELLES FORMES D'ONDE AGILES EN IMAGERIE, LOCALISATION ET COMMUNICATION 64 '4 , 4 1 54 1 ; 52 3 '' .. E f 60 49 - " o, 50 ;-------------- " ----------------- : I 49 ------------------------------- ----- 51 48,-------------------------------- -----,48.,. 1', =. 1- -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08 angle f champ électrique, Vim - _po _15 (i. Gi-cil) lie Él'iiiieiisité yigiiée
CDL- E : p V) c : : - c- EE w 55 54 53 152 51 50 49 48 22 21 20 1£) 11B 17 16 15 a. Retard Ops A tt'f tt ryn..,... a. iy''xF 4 A,d$t3 :épJT 9 :e3Y '.. ! .-,-'. '--..-,. -. !'.M ;.-..' ! ..ë'.' ".. !,.'.t... :''''.. : - ", ; ;... 'Fll * E .,8...'t Thrrii 5 r 7 F ar. ' ".-'''..-Jt'%- ; -.' :. -.'}...- 7)dt6` 1 a u% - "'YFFF 3 :F`' xF','Y,'âyx i r»i'i ,C A'.K w, h i'tF T., .....'-' " Cl 0 U> " " -.. « >U> = angle/' b. Retard 259ps 55 54 vktb',t # aa' 5,'54 53 52 49 50 i tu, 48 l;; C) t;ïo: t W a YT.e w 3 649 0 ;s .rW.sz a . ,° 'l,x` fwU°t°'k11',,n 2i ; _'76, 'F ;b. :Fw°fst..Yt itj. 48. angle/' c. Retard 422ps kâ's't _ y- <.; t:·..a,u W- ;, j p5y ,"4S;is.'yufî,.. ifo · f' i.. t.,;a..m sk.w 5 ; iy,.$..:.,.,. '`"ÿ-.=u.":.. . Tîe'xn w w f `.4 <:.-.J."g3'a'Y.."; 3`£·t.·.... s.^' CJt -L g S ë U1 < angle/' - tT)U> = e 0 théorique 0 0 N :n-r' CD CD c CD C-> m C : Y, 1,5 1.25 0>75 0.5 0.25 1 1k U '.n bp. ,o c>, o v, o cn O - W A O) V c0ii, c angle/ 00 théorique = - 15 0 NN J 0 C) - CU CI> a> - ! J) C:lr 1,5 1,25 0.75 0.5 0,25 1 1 1 0C) " " = " " C CJt c.> <.n tL angle/ Ma Co ....c m fc=- 0 80 théorique= -250 NN : I : CD a> C-1) C : ID Z3 Cr .52> 1.5 1,25 0,75 0.5 0.25 I 1 1 11 w... !...lb,k.wo cn o v, o cn . --L c) . CTt --J tomc.n o v, o cn o angle/ 0 Figtire 20. Itifltieiice du dépoiiitage aiigtilaire. REE ? ! Janvier2006 Antennes agiles optoélectroniques impulsionne es : principe et applications Diagramme de rayonnement en gain - 1GHz -180 -150 -120 -90 -60 -30 30 60 90 120 150 180 Eu III on "' "! x ------------ -----44-.-------------- --- A' / ! f f\ Y â 47 F j j '' !,.j <<00 théc) rique 150 b i-s 54'i TN 1,25.. IV 7.25. 1 ..... ,', t ''C -' 01 th,iq,,, 150 >4 53 1,f) S4 0.7.lï L-. 49 0,25 4R4"'' cb -V Q. . Gp c _-'c..p cn v co cSp7 c -. -'c. cn -m cnC': CT W CSW U7 Vt O CTtO G.OO O 4'o O Cn O