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4.2. CONCEPTION D’UNE STRUCTURE POUR EMBARCATION LÉGÈRE démontré. Ensuite, l’ajout de différents organes dont l’objectif est de sculpter le diagramme en élévation du réseau est décrite. Insertion d’un cylindre réflecteur Avant d’insérer le cylindre, l’effet d’un plan réflecteur (métallique) sur le rayonnement d’une source doit être analysé. La figure 4.27 présente la géométrie générale d’une source placée devant un plan réflecteur. tel-00821997, version 1 - 13 May 2013 Figure 4.27 – Géométrie de la réflexion par un plan métallique Dans la direction normale au plan, l’onde réfléchie subie un double déphasage par rapport à l’onde directe. Le premier est naturellement dû à la différence de marche (déphasage de 2kd) et le second est dû à la réflexion sur le métal (déphasage de π/2). Ainsi, pour que les ondes s’additionnent en phase dans la direction normale, il faut que le premier compense le second. Il suffit pour cela que d soit égale à λ/4. Ce résultat est appliqué dans un premier temps au cas d’un monopôle sur un plan infini devant un cylindre réflecteur (figure 4.28). Le diamètre de cylindre correspond à celui d’un réseau à 16 éléments avec un espacement de 0,439λ. Sa hauteur est de λ (13,03 cm à 2,3 GHz) pour limiter l’influence de ses bordures supérieures. La courbe verte de la figure 4.29 montre le diagramme de rayonnement en gain réalisé et en élévation du monopôle dans cette configuration. Si la direction principale d’émission reste dirigées vers θ = 90˚ (horizontale), une comparaison avec un plan de masse limité à λ/2 (courbe bleue – figure 4.29) révèle un décalage accentué du lobe principal à θ = 52˚. La diminution de gain dans le plan azimutal est alors importante (5,4 dB). Ces résultats montrent qu’il est nécessaire d’optimiser le profil de la structure pour favoriser une émission dans le plan azimutal. Pour cela, une des pistes les plus intéressantes est l’introduction du jupon comme cela a été évoqué précédemment. En effet, le décalage étant principalement dû à la diffraction par les bords du plan de masse, l’adoucissement des bordures doit permettre de limiter cet effet. La figure 4.30 montre un exemple de configuration avec un jupon incliné et la figure 4.31 le diagramme en élévation correspondant. La hauteur du cylindre est 119
CHAPITRE 4. ÉTUDE ET RÉALISATION DE STRUCTURES RAYONNANTES ADAPTÉES AUX PLATEFORMES Figure 4.28 – Vue 3D d’un monopôle sur un plan de masse infini avec cylindre réflecteur tel-00821997, version 1 - 13 May 2013 Figure 4.29 – Diagramme de rayonnement en élévation d’un monopôle devant un cylindre réflecteur, comparaison entre plan de masse infini (vert) et plan de masse limité à λ/2 du monopôle (bleu) également limitée à λ/2 pour en révéler son influence. L’introduction du jupon incliné permet de limiter la perte de gain pour les élévations supérieures à 90˚mais ne permet pas de changer significativement l’élévation d’émission privilégiée. Cet effet qui subsiste est dû à la géométrie particulière qui résulte de la combinaison du plan de masse et du cylindre : l’ensemble fait alors office de réflecteur en coin. Il faudra donc découvrir d’autres techniques pour contraindre le faisceau. Enfin, pour bénéficier des avantages à l’intégration 120
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