Grandes antennes déformables

Large Deformable Antennas

• Auteur / Autrice : Guillaume Lesueur
• Direction : Hervé Gilles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microondes, optoélectronique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radar

Antennes-réseaux

Déformations (mécanique)

Capteurs optiques

Résumé

Les déformations de la structure des grandes antennes actives impliquent des dégradations significatives de leur diagramme de rayonnement et des performances radar. Nous proposons dans ce travail de compenser dynamiquement les déformations avec une méthode originale en deux étapes. Les déformations de la surface sont d’abord mesurées au moyen de capteurs optiques ; le diagramme de rayonnement est ensuite corrigé en utilisant une loi de compensation appliquée à la phase de chacun des éléments rayonnants. La première partie de cette étude est consacrée à la quantification de l’impact des déformations à l’échelle de l’antenne et du radar. Puis nous présentons une technique de compensation innovante permettant l’atténuation des effets des déformations sur tout le diagramme de rayonnement et ainsi de recouvrer les performances initiales du système. La faible complexité du calcul permet la compensation en temps réel des antennes 2D de grandes dimensions. La seconde partie est dédiée à l’étude de l’instrumentation distribuée en environnement électromagnétique perturbé. Nous proposons une méthode d’optimisation permettant d’estimer le nombre minimum et le placement des capteurs sur la structure ainsi que leur dynamique et leur résolution. Deux principes de capteur sont étudiés, tous deux basés sur la génération d’un plan laser de référence. Le premier utilise un réseau de fibres imageur, le second une mesure de polarisation. L’immunité électromagnétique est garantie par l’utilisation de fibres optiques pour transmettre la lumière du laser derrière le plan rayonnant. Enfin, une maquette d’antenne déformable est construite pour tester le capteur sur une structure réelle.

Mechanical distortions on large active antenna structure entails significant degradations of their radiating pattern and radar performances. In this work, we suggest an innovative two-step method to dynamically cope with distortions. First, optical sensors directly measure the deformation. Then the global radiating pattern is re-shaped using a corrective law applied on the phase of each radiating element. The first part of this work is dedicated to the quantification of the impact of antenna distortions on radar performances. Then, a compensation feedback law is developed to mitigate distortions effect and to recover high quality radiating patterns and consequently preserve radar system performances. The simplicity and lightness of computation allows a true time compensation, even for very large 2D arrays. In the second part, we present the development of distributed optical sensors for real time mechanical distortions measurements in highly electromagnetically perturbed environment. We propose an optimization method based on an accurate mechanical modelling to estimate the minimum number and localization on the structure of sensors, as well as their resolution end range. Two principles of sensor are studied and developed. Both are based on the interception of a laser light plane acting as an absolute flat reference. The first is based on the use of an imaging fibre device, the second on a polarization coding of the light. In both cases, inherent immunity is provided by the use of optical fibres on the radiating surface. Finally, a large deformable antenna structure mock up is built to experiment the sensor on a real mechanical structure.