EP0545742A1 - Method and device for the rejection of harmonics emitted by an active antenna having electronic scanning - Google Patents

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EP0545742A1
EP0545742A1 EP92402834A EP92402834A EP0545742A1 EP 0545742 A1 EP0545742 A1 EP 0545742A1 EP 92402834 A EP92402834 A EP 92402834A EP 92402834 A EP92402834 A EP 92402834A EP 0545742 A1 EP0545742 A1 EP 0545742A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power amplifiers
phase shift
radiating elements
active antenna
harmonics
Prior art date
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Ceased
Application number
EP92402834A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gérard Thomson-CSF Cachier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0545742A1 publication Critical patent/EP0545742A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H01Q13/085Slot-line radiating ends
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Definitions

  • the present invention relates to active antennas with electronic scanning consisting of a network of radiating elements excited, on emission, by individual power amplifiers arranged in active modules placed as close as possible to the radiating elements. It relates, more particularly, to the reduction in the level of the harmonics emitted which are due to the inevitable non-linearities of the power amplifiers. This reduction in the level of harmonics is useful in order to avoid parasitic interference between the various items of equipment of an aircraft. It is also known that the absence of harmonics makes it possible to better optimize the circuits at the frequency of use, therefore to improve the power and the electronic efficiency.
  • a known method of reducing the level of harmonics is filtering. However, it cannot be used for harmonics that fall within the bandwidth of the antenna. In addition, with microwave antennas, the small volume available for the active modules which are arranged as close as possible to the radiating elements makes it difficult to produce harmonic filters.
  • Another known method for limiting the harmonics consists in reducing the operating power of the power amplifiers supplying the excitation signals, but this results in a lower efficiency and in a loss of transmission power for the active antenna.
  • the present invention aims to reduce the harmonics emitted by an active antenna while fighting against the aforementioned drawbacks.
  • This method consists in dividing the individual power amplifiers into at least two groups and in imposing on the amplifiers of each group a common non-zero phase shift value which is added to the individual phase shift values required by the electronic scanning and which is obtained for the 'one of the two groups at the input of the power amplifiers and for the other group at the output of the power amplifiers. (This common value does not modify the operation of the antenna).
  • the harmonics of order n generated by the group of power amplifiers having been imposed the common phase shift ⁇ at input are all phase shifted by n ⁇
  • those generated by the group of power amplifiers having been imposed the common phase shift ⁇ at output are all phase shifted by ⁇ , phases ⁇ and n ⁇ being measured with respect to the phase of the harmonic of order n, generated by an amplifier having no phase shift at its input, nor at its output (the output phase shifter is very wide band, and therefore has the same transmission phase at the frequency ⁇ and at the harmonic frequency n ⁇ ).
  • the harmonics present in the output signals of these two groups of power amplifiers are no longer in phase but out of phase with each other by (n-1) ⁇ .
  • the active antenna has a network of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns
  • a combination of the two distributions is possible, for example, to have a reduction rate of even harmonics independent of the scanning in bearing and a reduction rate of harmonics 3 independent of the scanning in elevation.
  • the present invention also relates to a device for implementing the above method.
  • Figure 1 shows the usual structure of an active electronic scanning antenna. This comprises a linear network of m + 1 identical radiating elements Eo, ... Em arranged at the output of m + 1 identical active modules Mo, ... Mm. Each active module Mo, ... Mm contains an amplifier of power Ao, ... Am which excites the radiating element placed at the output of the act module considered and a phase shifter ⁇ o, ... ⁇ m adjustable between 0 and 360 °, placed at the input of the power amplifier.
  • a pilot circuit 1 delivers an excitation signal common to all the power amplifiers Ao, ... Am active modules Mo, ... Mm via adjustable phase shifters ⁇ o, ... ⁇ m to ensure electronic scanning.
  • the power amplifiers of the active modules are integrated circuits AsGa employed at the limits of their characteristics generating a non-negligible amount of harmonics which monopolize part of the transmitted power decreasing the efficiency of the antenna and which can interfere with other radio equipment placed in the vicinity.
  • M′m into two groups, for example those of even indices and those of odd indices and we impose, to the power amplifiers of the active modules, a non-zero common phase shift value ⁇ which is added to the individual phase shift values required by the electronic scanning and which is obtained, for one of the groups of active modules, those of even indices , by a fixed phase shifter 3 placed at the input of the power amplifier and, for the other group of active modules, those of odd indices, by a fixed phase shifter 4 placed at the output of the power amplifier.
  • the fundamental signal emitted by each radiating element of the active antenna has thus been shifted by a value ⁇ ce which does not change the pointing of the antenna or any of its characteristics.
  • the harmonics are phase shifted by the value n ⁇ (n being the rank of the harmonic considered), for the group of active modules of even indices, having the fixed phase shifter 3 placed at the input of the power amplifier, and of the value ⁇ , for the group of active modules of odd indices having the fixed phase shifter 4 placed at the output of the power amplifier.
  • the harmonics present in the signals emitted by the radiating elements excited by the two groups of active modules are no longer in phase, but out of phase with (n-1) ⁇ , and can therefore be canceled by combination in the radiated signals coming from two power amplifiers of two active modules, neighboring or not, belonging to two different groups as long as these power amplifiers are imposed the same value or values close to individual phase shift by the pointing computer and that the value (n-1) ⁇ worth ⁇ + 2K ⁇ .
  • the fixed phase shifter 3 placed at the input of the power amplifier of the active modules of even indices is only mentioned in FIG. 2 for explanatory purposes. In reality, it is confused with the adjustable phase shifter ⁇ i, the calibration of which is modified accordingly. It can also, for the particular value ⁇ and certain types of power amplifier with differential inputs, be removed and replaced by an attack of the power amplifier on its inverting input instead of its non-inverting input or vice versa.
  • phase shifter 4 placed at the output of the power amplifier of the active modules of odd index must operate over a very wide band. In particular, it must have an identical transmission phase ⁇ for the signal and the harmonic frequencies.
  • This phase shifter can also, for the particular value ⁇ and certain types of radiating elements, be removed and replaced by an inversion of the orientation of the radiating elements.
  • phase shift equal to ⁇ has the advantage, in addition to the structural simplifications that it entails, of reducing the emission of even 2nf type harmonics.
  • FIGS. 3A and 3B illustrate a possible distribution, in two groups, of the active modules of an active antenna having a network of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns.
  • Each active module is represented by a box containing, in FIG. 3A, the value of the phase shift produced at the input of its power amplifier independently of the individual value of phase shift imposed by the electronic scanning and, in FIG. 3B, the value of the phase shift produced at the output of its power amplifier, the common value of phase shift being chosen equal to ⁇ .
  • the active modules in every second row are assigned to one of the groups while the remaining active modules are assigned to the other group.
  • a reduction in even harmonics is thus obtained which is independent of the bearing angle taken by the beam of the active antenna and which is all the better as the angle of elevation taken by the beam of the active antenna is small (but sufficient in the usual coverage area of the antenna). More precisely when the antenna moves in elevation, the reduction of the even harmonics occurs as long as no lobe of network (or diffraction lobe) exists for these harmonics.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate another possible distribution, in two groups, of the active modules of an active antenna having a network of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns, each active module is represented by a box containing, in the FIG. 4A, the value of the phase shift produced at the input of its power amplifier independently of the individual value of phase shift imposed by the electronic scanning and, in FIG. 4B, the value of the phase shift produced at the output of its power amplifier, the common value of phase shift ⁇ being chosen equal to ⁇ / 2 to reduce the emission of third order harmonics.
  • the active modules of one column out of two are assigned to one group while the remaining modules are assigned to the other group.
  • a reduction of order 3 harmonics is then obtained which is independent of the angle of elevation taken by the beam of the active antenna and which is all the better as the angle of bearing taken by the beam of the antenna active is weak.
  • the evolution of this reduction in harmonic 3 as a function of the elevation scanning angle occurs under the same conditions as those described above.
  • FIGS. 5A and 5B illustrate a combination of the two distributions illustrated in FIGS. 3A, 3B and 4A, 4B to reduce both the even harmonics and the harmonic of order 3 emitted by an active antenna having radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns.
  • the active modules successively undergo two different partitions in two groups.
  • the active modules of one row out of two are assigned to a group and the remaining active modules to the other group, and a first value is applied to their power amplifiers phase shift common equal to ⁇ which is added to the individual phase shift values required by the electronic scanning and which is imposed, for one group, at the input of the power amplifiers and, for the other group, at the output of the power amplifiers .
  • the active modules of one column out of two are assigned to one group and the active modules remaining to the other group, and a power amplifier is applied to their power amplifiers.
  • second common phase shift value equal to ⁇ / 2 which is added to the individual phase shift values necessitated by electronic scanning and at the first common phase shift value, which is imposed, for one group, at the input of the power amplifiers and, for the other group, at the output of the power amplifiers.
  • Each active module is represented by a box containing, in FIG. 5A, the value of the phase shift produced at the input of its power amplifier independently of the individual value of phase shift imposed by the electronic scanning and, in FIG. 5B, the value of the phase shift produced at the output of its power amplifier.
  • all of the power amplifiers of the active antenna have their signals generally phase-shifted by 3 ⁇ / 2 which does not change the pointing of the antenna. It can also be seen that the power amplifiers belonging to two consecutive rows have phase-shifters having a phase difference of ⁇ at the output allowing a reduction by recombination of even harmonics and that the power amplifiers belonging to two consecutive columns have phase-shifters at the output. having a phase difference of ⁇ / 2 allowing a reduction by recombination of the harmonics of order 3.
  • FIGS. 6 and 7 illustrate a type of radiating element which can be used for an active microwave antenna and which has the advantage of facilitating the production of a phase shift of ⁇ at the output of the power amplifiers.
  • This type of radiating element has a triplate structure. It consists of a pair of flared slots 10, 11 and an excitation line element 14.
  • the flared slots 10, 11 of the Vivaldi type are hollow facing one another in the external metal walls 12, 13 of the triplate structure with their flared opening opening onto an edge of the triplate structure in the direction of propagation of the waves in free space.
  • the excitation line element 14 is arranged in the median plane of the triplate structure. It runs on one of the sides of the slots 10, 11 parallel to these and has a bent end at a right angle which passes through slots 10, 11 perpendicular to their direction before ending in an enlarged part 15 carrying out an impedance matching.
  • the electric field radiated by this type of radiating element is perpendicular to the direction of the flared slots 10, 11 and parallel to the planes of the walls of the triplate structure. It reverses when the three-ply structure is turned over, as is clear from the comparison of FIGS. 6 and 7, which amounts to reversing the orientation of the end of the excitation line passing through the slots.
  • This reversal of the electric field corresponds to a phase shift of ⁇ of the excitation signal which is therefore achieved without the addition of a specific structure of phase shifter, and independently of the frequency.
  • This type of radiating element therefore makes it possible to impose on the power amplifiers which excite them, a common value of phase shift of ⁇ realized for some at their input and for others at their output so as to reduce even harmonics without necessarily make the antenna structure more complex.

Abstract

The method relates to active antennas having electronic scanning and consisting of an array of radiating elements (Eo,...Em) excited on emission by individual power amplifiers (Ao,...Am) arranged in active modules (M'o,...M'm) placed as close as possible to the radiating elements (Eo,...Em). It consists in reducing the level of the harmonics emitted by dividing the power amplifiers (Ao,...Am) into at least two groups and by impressing upon the power amplifiers (Ao,...Am) a non-zero common value of phase shift phi which is added to the individual values of phase shift which are required by the electronic scanning and which is obtained, for one of the groups, at the input of the power amplifiers and for the other group at the output of the power amplifiers. The common value of phase shift phi is advantageously taken equal to pi in order to reduce the even harmonics or pi /2 in order to reduce the odd harmonics. The reduction in the level of the harmonics is due to the fact that the latter no longer add together in phase in the signal from the active antenna but with a phase difference equal to (n-1) phi , n being the order of the relevant harmonic. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne les antennes actives à balayage électronique constituées d'un réseau d'éléments rayonnants excités, à l'émission, par des amplificateurs de puissance individuels disposés dans des modules actifs placés au plus près des éléments rayonnants. Elle est relative, plus particulièrement, à la réduction du niveau des harmoniques émis qui sont dus aux inévitables non linéarités des amplificateurs de puissance. Cette réduction du niveau d'harmoniques est utile pour éviter les interférences parasites entre les différents équipements d'un avion. On sait aussi que l'absence d'harmoniques permet de mieux optimiser les circuits à la fréquence d'utilisation, donc d'améliorer la puissance et le rendement électronique.The present invention relates to active antennas with electronic scanning consisting of a network of radiating elements excited, on emission, by individual power amplifiers arranged in active modules placed as close as possible to the radiating elements. It relates, more particularly, to the reduction in the level of the harmonics emitted which are due to the inevitable non-linearities of the power amplifiers. This reduction in the level of harmonics is useful in order to avoid parasitic interference between the various items of equipment of an aircraft. It is also known that the absence of harmonics makes it possible to better optimize the circuits at the frequency of use, therefore to improve the power and the electronic efficiency.

Une méthode connue de réduction du niveau des harmoniques est le filtrage. Elle ne peut cependant être utilisée pour les harmoniques qui tombent dans la bande passante de l'antenne. En outre, avec des antennes hyperfréquences, le faible volume disponible pour les modules actifs qui sont disposés au plus près des éléments rayonnants rend difficile la réalisation de filtres d'harmoniques.A known method of reducing the level of harmonics is filtering. However, it cannot be used for harmonics that fall within the bandwidth of the antenna. In addition, with microwave antennas, the small volume available for the active modules which are arranged as close as possible to the radiating elements makes it difficult to produce harmonic filters.

Une autre méthode connue pour limiter les harmoniques consiste à réduire la puissance de fonctionnement des amplificateurs de puissance fournissant les signaux d'excitation mais cela se traduit par un moindre rendement et par une perte de puissance d'émission pour l'antenne active.Another known method for limiting the harmonics consists in reducing the operating power of the power amplifiers supplying the excitation signals, but this results in a lower efficiency and in a loss of transmission power for the active antenna.

Il est également connu d'éliminer les harmoniques pairs engendrés par un amplificateur en l'équipant en sortie de deux étages push pull qui travaillent en parallèle et en opposition de phase pour symétriser les arches positives et les arches négatives du signal amplifié, et dont les signaux de sortie sont additionnés en opposition de phase de manière que les tensions et donc les puissances s'ajoutent. Cependant la réalisation d'un tel amplificateur en hyperfréquence nécessite l'utilisation, en sortie des étages push pull, d'un combineur, par exemple de type Lange ou Wilkinson, ou d'un dispositif balun ayant la bande passante nécessaire qui sont des dispositifs encombrants ayant des pertes en hyperfréquence.It is also known to eliminate the even harmonics generated by an amplifier by equipping it at the output of two push-pull stages which work in parallel and in phase opposition to symmetrize the positive and negative arches of the amplified signal, and whose signals from output are added in phase opposition so that the voltages and therefore the powers are added. However, the production of such a microwave amplifier requires the use, at the output of the push pull stages, of a combiner, for example of the Lange or Wilkinson type, or of a balun device having the necessary bandwidth which are devices bulky with microwave losses.

La présente invention a pour but de diminuer les harmoniques émis par une antenne active tout en luttant contre les inconvénients précités.The present invention aims to reduce the harmonics emitted by an active antenna while fighting against the aforementioned drawbacks.

Elle a pour objet un procédé de rejection des harmoniques émis par une antenne active à balayage électronique comportant un réseau d'éléments rayonnants excités chacun, à l'émission, par un amplificateur individuel de puissance. ce procédé consiste à partager en au moins deux groupes les amplificateurs individuels de puissance et à imposer aux amplificateurs de chaque groupe une valeur commune de déphasage non nulle qui s'ajoute aux valeurs individuelles de déphasage nécessitées par le balayage électronique et qui est obtenue pour l'un des deux groupes en entrée des amplificateurs de puissance et pour l'autre groupe en sortie des amplificateurs de puissance. (Cette valeur commune ne modifie pas le fonctionnement de l'antenne).It relates to a process for rejection of harmonics emitted by an active antenna with electronic scanning comprising a network of radiating elements each excited, on emission, by an individual power amplifier. this method consists in dividing the individual power amplifiers into at least two groups and in imposing on the amplifiers of each group a common non-zero phase shift value which is added to the individual phase shift values required by the electronic scanning and which is obtained for the 'one of the two groups at the input of the power amplifiers and for the other group at the output of the power amplifiers. (This common value does not modify the operation of the antenna).

Les harmoniques d'ordre n engendrés par le groupe d'amplificateurs de puissance s'étant vus imposer le déphasage commun φ en entrée sont tous déphasés de nφ , tandis que ceux engendrés par le groupe d'amplificateurs de puissance s'étant vus imposer le déphasage commun φ en sortie sont tous déphasés de φ, les phases φ et nφ étant mesurées par rapport à la phase de l'harmonique d'ordre n, généré par un amplificateur n'ayant aucun déphaseur à son entrée, ni à sa sortie (le déphaseur de sortie est à très large bande, et. possède donc la même phase de transmission à la fréquence φ et à la fréquence harmonique nφ). Ainsi les harmoniques présents dans les signaux de sortie de ces deux groupes d'amplificateurs de puissance ne sont plus en phase mais déphasés entre eux de (n-1)φ. Ils peuvent donc s'annuler par combinaison des signaux rayonnés provenant de deux amplificateurs de puissance appartenant à des groupes différents pour peu que ces amplificateurs se voient imposer la même valeur de déphasage individuel par le balayage électronique et que la valeur (n-1) φ vaille ¶. Tout se passe alors comme si ces harmoniques étaient filtrés en se réfléchissant sur l'antenne. Les amplificateurs de puissance "voient" alors un filtre rejecteur d'harmoniques.The harmonics of order n generated by the group of power amplifiers having been imposed the common phase shift φ at input are all phase shifted by nφ, while those generated by the group of power amplifiers having been imposed the common phase shift φ at output are all phase shifted by φ, phases φ and nφ being measured with respect to the phase of the harmonic of order n, generated by an amplifier having no phase shift at its input, nor at its output ( the output phase shifter is very wide band, and therefore has the same transmission phase at the frequency φ and at the harmonic frequency nφ). Thus the harmonics present in the output signals of these two groups of power amplifiers are no longer in phase but out of phase with each other by (n-1) φ. They can therefore be canceled by combining the radiated signals coming from two power amplifiers belonging to different groups provided that these amplifiers are imposed the same individual phase shift value by electronic scanning and that the value (n-1) φ worth ¶. Everything then happens as if these harmonics were filtered by being reflected on the antenna. The power amplifiers then "see" a filter rejecting harmonics.

La valeur commune de déphasage peut être choisie égale à ±¶ de façon à réduire les harmoniques pairs (n = 2, 4...) par effet push pull. Elle peut également être choisie égale à ± ¶/2 de façon à réduire l'harmonique 3 (n = 3).The common value of phase shift can be chosen equal to ± ¶ so as to reduce even harmonics (n = 2, 4 ...) by push-pull effect. It can also be chosen equal to ± ¶ / 2 so as to reduce the harmonic 3 (n = 3).

Dans le cas où l'antenne active possède un réseau d'éléments rayonnants organisé en rangées horizontales et colonnes verticales, il est avantageux d'affecter les amplificateurs de puissance excitant les éléments rayonnants d'une rangée sur deux à l'un des groupes, et les amplificateurs de puissance restants à l'autre groupe. Cela permet d'obtenir un taux de réduction des harmoniques indépendant du balayage en gisement. On peut également affecter les amplificateurs de puissance excitant les éléments rayonnants d'une colonne sur deux à l'un des groupes et les amplificateurs de puissance restants à l'autre groupe. On obtient alors un taux de réduction des harmoniques indépendant du balayage en site. Une combinaison des deux répartitions est possible par exemple pour avoir un taux de réduction des harmoniques pairs indépendant du balayage en gisement et un taux de réduction des harmoniques 3 indépendant du balayage en site.In the case where the active antenna has a network of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns, it is advantageous to assign the power amplifiers exciting the radiating elements of a row in two to one of the groups, and the remaining power amplifiers to the other group. This makes it possible to obtain a reduction rate of the harmonics independent of the sweep in bearing. One can also assign the power amplifiers exciting the radiating elements of a column on two to one of the groups and the remaining power amplifiers to the other group. This gives a reduction rate of harmonics independent of the elevation sweep. A combination of the two distributions is possible, for example, to have a reduction rate of even harmonics independent of the scanning in bearing and a reduction rate of harmonics 3 independent of the scanning in elevation.

La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité.The present invention also relates to a device for implementing the above method.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite ci-après en regard du dessin dans lequel :

  • la figure 1 représente, de manière schématique, la structure habituelle d'une antenne active d'émission ;
  • la figure 2 représente, de manière schématique, la structure d'une antenne active d'émission selon l'invention ;
  • les figures 3A et 3B illustrent une répartition possible, entre les entrées et les sorties des amplificateurs de puissance d'une antenne active selon l'invention, d'une valeur commune de déphasage ¶ imposée à tous les amplificateurs de puissance pour réduire les harmoniques pairs ;
  • les figures 4A et 4B, illustrent une répartition possible, entre les entrées et les sorties des amplificateurs de puissance d'une antenne active selon l'invention, d'une valeur commune de déphasage ¶/2 imposée à tous les amplificateurs de puissance pour réduire l'harmonique 3 ;
  • les figures 5A et 5B, illustrent une répartition possible, entre les entrées et les sorties des amplificateurs de puissance d'une antenne active selon l'invention, de deux valeurs communes additionnelles de déphasage ¶ et ¶/2 imposées à tous les amplificateurs de puissance pour réduire les harmoniques pairs et l'harmonique 3 et
  • les figures 6 et 7, représentent un type d'éléments rayonnants hyperfréquences permettant de simuler une inversion de phase de leur signal d'excitation par simple retournement de leur structure.
Other advantages and characteristics of the invention will emerge from the description of an embodiment given by way of example. This description will be made below with reference to the drawing in which:
  • Figure 1 shows, schematically, the usual structure of an active transmitting antenna;
  • FIG. 2 schematically represents the structure of an active transmitting antenna according to the invention;
  • FIGS. 3A and 3B illustrate a possible distribution, between the inputs and outputs of the power amplifiers of an active antenna according to the invention, of a common value of phase shift ¶ imposed on all the power amplifiers to reduce the even harmonics ;
  • FIGS. 4A and 4B illustrate a possible distribution, between the inputs and outputs of the power amplifiers of an active antenna according to the invention, of a common value of phase shift ¶ / 2 imposed on all the power amplifiers to reduce harmonic 3;
  • FIGS. 5A and 5B illustrate a possible distribution, between the inputs and outputs of the power amplifiers of an active antenna according to the invention, of two additional common values of phase shift ¶ and ¶ / 2 imposed on all the power amplifiers to reduce even harmonics and harmonic 3 and
  • FIGS. 6 and 7 represent a type of radiating microwave elements making it possible to simulate a phase inversion of their excitation signal by simple reversal of their structure.

La figure 1, montre la structure habituelle d'une antenne active d'émission à balayage électronique. Celle-ci comporte un réseau linéaire de m+1 éléments rayonnants Eo,... Em identiques disposés en sortie de m+1 modules actifs identiques Mo,... Mm. Chaque module actif Mo,... Mm renferme un amplificateur de puissance Ao,... Am qui excite l'élément rayonnant placé en sortie du module acte considéré et un déphaseur α o,... α m réglable entre 0 et 360°, placé en entrée de l'amplificateur de puissance.Figure 1 shows the usual structure of an active electronic scanning antenna. This comprises a linear network of m + 1 identical radiating elements Eo, ... Em arranged at the output of m + 1 identical active modules Mo, ... Mm. Each active module Mo, ... Mm contains an amplifier of power Ao, ... Am which excites the radiating element placed at the output of the act module considered and a phase shifter α o, ... α m adjustable between 0 and 360 °, placed at the input of the power amplifier.

Un circuit pilote 1 délivre un signal d'excitation commun à l'ensemble des amplificateurs de puissance Ao,... Am des modules actifs Mo,... Mm par l'intermédiaire des déphaseurs réglables αo,... α m pour assurer le balayage électronique. Le balayage électronique consiste à donner au lobe principal d'émission de l'antenne active la direction souhaitée faisant un angle ϑ par rapport au plan du réseau d'éléments rayonnants Ao,...Am en imposant à chaque déphaseur réglable α i, une valeur de déphasage telle que : λ d sin ϑ = (α i+1 -αi)

Figure imgb0001

(λ étant la longueur d'onde émise et d la distance d'espacement entre deux éléments rayonnants consécutifs) qui permet de construire un plan d'onde dans la direction souhaitée.A pilot circuit 1 delivers an excitation signal common to all the power amplifiers Ao, ... Am active modules Mo, ... Mm via adjustable phase shifters αo, ... α m to ensure electronic scanning. Electronic scanning consists in giving the main emission lobe of the active antenna the desired direction making an angle ϑ with respect to the plane of the network of radiating elements Ao, ... Am by imposing on each adjustable phase shifter α i, a phase shift value such as: λ d sin ϑ = (α i + 1 -αi)
Figure imgb0001

(λ being the wavelength emitted and d the spacing distance between two consecutive radiating elements) which makes it possible to construct a wave plane in the desired direction.

Dans le cas d'une antenne active hyperfréquence, les amplificateurs de puissance des modules actifs sont des circuits intégrés AsGa employés aux limites de leurs caractéristiques engendrant une quantité non négligeable d'harmoniques qui accaparent une partie de la puissance émise diminuant le rendement de l'antenne et qui peuvent parasiter d'autres équipements radio-électriques placés dans le voisinage.In the case of an active microwave antenna, the power amplifiers of the active modules are integrated circuits AsGa employed at the limits of their characteristics generating a non-negligible amount of harmonics which monopolize part of the transmitted power decreasing the efficiency of the antenna and which can interfere with other radio equipment placed in the vicinity.

Pour diminuer l'amplitude de ces harmoniques au niveau global du signal émis par l'antenne active on propose de créer un effet push pull entre des paires d'amplificateurs de puissance. Pour ce faire, on partage, comme représenté à la figure 2, les modules actifs (M′o,...M′m) en deux groupes, par exemple ceux d'indices pairs et ceux d'indices impairs et on impose, aux amplificateurs de puissance des modules actifs, une valeur commune de déphasage φ non nulle qui s'ajoute aux valeurs individuelles de déphasage nécessitées par le balayage électronique et qui est obtenue, pour l'un des groupes de modules actifs, ceux d'indices pairs, par un déphaseur fixe 3 placé en entrée de l'amplificateur de puissance et, pour l'autre groupe de modules actifs, ceux d'indices impairs, par un déphaseur fixe 4 placé en sortie de l'amplificateur de puissance.To reduce the amplitude of these harmonics at the global level of the signal emitted by the active antenna, it is proposed to create a push pull effect between pairs of power amplifiers. To do this, we share, as shown in Figure 2, the active modules (M′o, ... M′m) into two groups, for example those of even indices and those of odd indices and we impose, to the power amplifiers of the active modules, a non-zero common phase shift value φ which is added to the individual phase shift values required by the electronic scanning and which is obtained, for one of the groups of active modules, those of even indices , by a fixed phase shifter 3 placed at the input of the power amplifier and, for the other group of active modules, those of odd indices, by a fixed phase shifter 4 placed at the output of the power amplifier.

On a ainsi déphasé le signal fondamental émis par chaque élément rayonnant de l'antenne active d'une valeur φ ce qui ne change rien au pointage de l'antenne ni à aucune de ses caractéristiques. Par contre les harmoniques se trouvent déphasés de la valeur n φ (n étant le rang de l'harmonique considéré), pour le groupe de modules actifs d'indices pairs, ayant le déphaseur fixe 3 placé en entrée de l'amplificateur de puissance, et de la valeur φ , pour le groupe de modules actifs d'indices impairs ayant le déphaseur fixe 4 placé en sortie de l'amplificateur de puissance. Les harmoniques présents dans les signaux émis par les éléments rayonnants excités par les deux groupes de modules actifs ne sont plus en phase, mais déphasés de (n-1) φ, et peuvent donc s'annuler par combinaison dans les signaux rayonnés provenant de deux amplificateurs de puissance de deux modules actifs voisins ou non appartenant à deux groupes différents pour peu que ces amplificateurs de puissance se voient imposer la même valeur ou des valeurs proches de déphasage individuel par le calculateur de pointage et que la valeur (n-1) φ vaille ¶+2K¶.The fundamental signal emitted by each radiating element of the active antenna has thus been shifted by a value φ ce which does not change the pointing of the antenna or any of its characteristics. On the other hand, the harmonics are phase shifted by the value n φ (n being the rank of the harmonic considered), for the group of active modules of even indices, having the fixed phase shifter 3 placed at the input of the power amplifier, and of the value φ, for the group of active modules of odd indices having the fixed phase shifter 4 placed at the output of the power amplifier. The harmonics present in the signals emitted by the radiating elements excited by the two groups of active modules are no longer in phase, but out of phase with (n-1) φ, and can therefore be canceled by combination in the radiated signals coming from two power amplifiers of two active modules, neighboring or not, belonging to two different groups as long as these power amplifiers are imposed the same value or values close to individual phase shift by the pointing computer and that the value (n-1) φ worth ¶ + 2K¶.

Le déphaseur fixe 3 placé en entrée de l'amplificateur de puissance des modules actifs d'indices pairs n'est mentionné dans la figure 2 que dans un but explicatif. Dans la réalité, il est confondu avec le déphaseur réglable α i dont on modifie en conséquence l'étalonnage. Il peut également, pour la valeur particulière ¶ et certains types d'amplificateur de puissance à entrées différentielles, être supprimé et remplacé par une attaque de l'amplificateur de puissance sur son entrée inverseuse au lieu de son entrée non inverseuse ou réciproquement.The fixed phase shifter 3 placed at the input of the power amplifier of the active modules of even indices is only mentioned in FIG. 2 for explanatory purposes. In reality, it is confused with the adjustable phase shifter α i, the calibration of which is modified accordingly. It can also, for the particular value ¶ and certain types of power amplifier with differential inputs, be removed and replaced by an attack of the power amplifier on its inverting input instead of its non-inverting input or vice versa.

On remarque que le déphaseur 4 placé en sortie de l'amplificateur de puissance des modules actifs d'indice impair doit fonctionner sur une très large bande. Il doit en particulier posséder une phase de transmission φ identique pour le signal et les fréquences harmoniques. Ce déphaseur peut également, pour la valeur particulière ¶ et certains types d'éléments rayonnants, être supprimé et remplacé par une inversion de l'orientation des éléments rayonnants.Note that the phase shifter 4 placed at the output of the power amplifier of the active modules of odd index must operate over a very wide band. In particular, it must have an identical transmission phase φ for the signal and the harmonic frequencies. This phase shifter can also, for the particular value ¶ and certain types of radiating elements, be removed and replaced by an inversion of the orientation of the radiating elements.

On peut donc aboutir, pour certains types d'antennes actives et une valeur commune de déphasage égale à ¶, à une structure qui ne présente pas une complexité plus grande que la structure classique.It is therefore possible, for certain types of active antennas and a common value of phase shift equal to ¶, to a structure which does not have a greater complexity than the conventional structure.

La valeur commune de déphasage égale à ¶ présente l'intérêt, outre les simplifications de structure qu'elle entraîne, de réduire l'émission des harmoniques pairs de type 2nf.The common value of phase shift equal to ¶ has the advantage, in addition to the structural simplifications that it entails, of reducing the emission of even 2nf type harmonics.

Les figures 3A et 3B illustrent une répartition possible, en deux groupes, des modules actifs d'une antenne active ayant un réseau d'éléments rayonnants organisé en rangées horizontales et colonnes verticales. Chaque module actif est représenté par une case renfermant, dans la figure 3A, la valeur du déphasage réalisé en entrée de son amplificateur de puissance indépendamment de la valeur individuelle de déphasage imposée par le balayage électronique et, dans la figure 3B, la valeur du déphasage réalisé en sortie de son amplificateur de puissance, la valeur commune de déphasage étant choisie égale à ¶. Dans cette répartition, les modules actifs d'une rangée sur deux sont affectés à l'un des groupes tandis que les modules actifs restants sont affectés à l'autre groupe. On obtient ainsi une réduction des harmoniques pairs qui est indépendante de l'angle de gisement pris par le faisceau de l'antenne active et qui est d'autant meilleure que l'angle de site pris par le faisceau de l'antenne active est faible (mais suffisante dans la zone de couverture habituelle de l'antenne). De façon plus précise lorsque l'antenne se déplace en site, la réduction des harmoniques pairs se produit tant qu'aucun lobe de réseau (ou lobe de diffraction) n'existe pour ces harmoniques. On sait que ces lobes de réseaux sont liés à l'existence de multiples solutions en ϑp pour l'équation : λ d sin ϑ p = (α i+1 - α i )

Figure imgb0002

ces multiples solutions ϑp se produisant pour : α i+1 - α i = Δφ+ 2p¶
Figure imgb0003

avec p = indice entier de 1 à n et Δφ = différence de phase c'est à dire pour les incréments de déphasage de 360° des déphaseurs des modules.
On sait aussi que cela est impossible lorsque : 2¶d λ < 0,5
Figure imgb0004

(le cas limite où 2¶d λ = 0,5
Figure imgb0005
correspond au cas où un lobe de réseau évanescent à ϑ = 90° est produit par un déphasage αi+1 - αi = 180°).
En conséquence, tant que la condition 2¶d λ < 0,5
Figure imgb0006

est remplie à la fréquence harmonique, il y a rejection de cet harmonique pour tous les sites.
Dans le cas contraire, la rejection de l'harmonique ne se produit que dans les angles de sites ϑ faibles, tels que -toujours à la fréquence harmonique- on ait : sinϑ p < λ 2d
Figure imgb0007
FIGS. 3A and 3B illustrate a possible distribution, in two groups, of the active modules of an active antenna having a network of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns. Each active module is represented by a box containing, in FIG. 3A, the value of the phase shift produced at the input of its power amplifier independently of the individual value of phase shift imposed by the electronic scanning and, in FIG. 3B, the value of the phase shift produced at the output of its power amplifier, the common value of phase shift being chosen equal to ¶. In this distribution, the active modules in every second row are assigned to one of the groups while the remaining active modules are assigned to the other group. A reduction in even harmonics is thus obtained which is independent of the bearing angle taken by the beam of the active antenna and which is all the better as the angle of elevation taken by the beam of the active antenna is small (but sufficient in the usual coverage area of the antenna). More precisely when the antenna moves in elevation, the reduction of the even harmonics occurs as long as no lobe of network (or diffraction lobe) exists for these harmonics. We know that these lobes of networks are linked to the existence of multiple solutions in ϑ p for the equation: λ d sin ϑ p = (α i + 1 - α i )
Figure imgb0002

these multiple solutions ϑ p occurring for: α i + 1 - α i = Δφ + 2p¶
Figure imgb0003

with p = integer index from 1 to n and Δφ = phase difference, ie for the 360 ° phase shift increments of the phase shifters of the modules.
We also know that this is impossible when: 2¶d λ <0.5
Figure imgb0004

(the limiting case where 2¶d λ = 0.5
Figure imgb0005
corresponds to the case where an evanescent lobe at ϑ = 90 ° is produced by a phase shift α i + 1 - α i = 180 °).
Consequently, as long as the condition 2¶d λ <0.5
Figure imgb0006

is filled at the harmonic frequency, there is rejection of this harmonic for all the sites.
Otherwise, the rejection of the harmonic occurs only in the angles of weak sites sites, such that -always at the harmonic frequency- we have: sinϑ p < λ 2d
Figure imgb0007

Lorsque cette condition n'est pas remplie, la rejection des harmoniques n'est que partielle.When this condition is not fulfilled, the rejection of the harmonics is only partial.

Les figures 4A et 4B illustrent une autre répartition possible, en deux groupes, des modules actifs d'une antenne active ayant un réseau d'éléments rayonnants organisé en rangées horizontales et colonnes verticales, Chaque module actif est représenté par une case renfermant, dans la figure 4A, la valeur du déphasage réalisé en entrée de son amplificateur de puissance indépendamment de la valeur individuelle de déphasage imposée par le balayage électronique et, dans la figure 4B, la valeur du déphasage réalisé en sortie de son amplificateur de puissance, la valeur commune de déphasage φ étant choisie égale à ¶/2 pour réduire l'émission des harmoniques d'ordre 3. Dans cette répartition, les modules actifs d'une colonne sur deux sont affectés à l'un des groupes tandis que les modules restants sont affectés à l'autre groupe. On obtient alors une réduction des harmoniques d'ordre 3 qui est indépendante de l'angle de site pris par le faisceau de l'antenne active et qui est d'autant meilleure que l'angle de gisement pris par le faisceau de l'antenne active est faible. L'évolution de cette réduction de l'harmonique 3 en fonction de l'angle de balayage en site se produit dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment.FIGS. 4A and 4B illustrate another possible distribution, in two groups, of the active modules of an active antenna having a network of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns, each active module is represented by a box containing, in the FIG. 4A, the value of the phase shift produced at the input of its power amplifier independently of the individual value of phase shift imposed by the electronic scanning and, in FIG. 4B, the value of the phase shift produced at the output of its power amplifier, the common value of phase shift φ being chosen equal to ¶ / 2 to reduce the emission of third order harmonics. In this distribution, the active modules of one column out of two are assigned to one group while the remaining modules are assigned to the other group. A reduction of order 3 harmonics is then obtained which is independent of the angle of elevation taken by the beam of the active antenna and which is all the better as the angle of bearing taken by the beam of the antenna active is weak. The evolution of this reduction in harmonic 3 as a function of the elevation scanning angle occurs under the same conditions as those described above.

Les figures 5A et 5B illustrent une combinaison des deux répartitions illustrées aux figures 3A, 3B et 4A, 4B pour réduire à la fois les harmoniques pairs et l'harmonique d'ordre 3 émis par une antenne active ayant des éléments rayonnants organisés en rangées horizontales et colonnes verticales. Dans cette combinaison, les modules actifs subissent successivement deux partitions différentes en deux groupes.FIGS. 5A and 5B illustrate a combination of the two distributions illustrated in FIGS. 3A, 3B and 4A, 4B to reduce both the even harmonics and the harmonic of order 3 emitted by an active antenna having radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns. In this combination, the active modules successively undergo two different partitions in two groups.

Au cours d'une première partition destinée à réduire les harmoniques pairs, les modules actifs d'une rangée sur deux sont affectés à un groupe et les modules actifs restants à l'autre groupe, et on applique à leurs amplificateurs de puissance une première valeur commune de déphasage égale à ¶ qui vient s'ajouter aux valeurs individuelles de déphasage nécessitées par le balayage électronique et qui est imposée, pour un groupe, en entrée des amplificateurs de puissance et, pour l'autre groupe, en sortie des amplificateurs de puissance.During a first partition intended to reduce even harmonics, the active modules of one row out of two are assigned to a group and the remaining active modules to the other group, and a first value is applied to their power amplifiers phase shift common equal to ¶ which is added to the individual phase shift values required by the electronic scanning and which is imposed, for one group, at the input of the power amplifiers and, for the other group, at the output of the power amplifiers .

Au cours de la deuxième partition destinée à réduire les harmoniques d'ordre 3, les modules actifs d'une colonne sur deux sont affectés à un groupe et les modules actifs restant à l'autre groupe, et on applique à leurs amplificateurs de puissance une deuxième valeur commune de déphasage égale à ¶/2 qui vient s'ajouter aux valeurs individuelles de déphasage nécessitées par le balayage électronique et à la première valeur commune de déphasage, et qui est imposée, pour un groupe, en entrée des amplificateurs de puissance et, pour l'autre groupe, en sortie des amplificateurs de puissance.During the second partition intended to reduce third order harmonics, the active modules of one column out of two are assigned to one group and the active modules remaining to the other group, and a power amplifier is applied to their power amplifiers. second common phase shift value equal to ¶ / 2 which is added to the individual phase shift values necessitated by electronic scanning and at the first common phase shift value, which is imposed, for one group, at the input of the power amplifiers and, for the other group, at the output of the power amplifiers.

Chaque module actif est représenté par une case renfermant, dans la figure 5A, la valeur du déphasage réalisé en entrée de son amplificateur de puissance indépendamment de la valeur individuelle de déphasage imposée par le balayage électronique et, dans le figure 5B, la valeur du déphasage réalisé en sortie de son amplificateur de puissance.Each active module is represented by a box containing, in FIG. 5A, the value of the phase shift produced at the input of its power amplifier independently of the individual value of phase shift imposed by the electronic scanning and, in FIG. 5B, the value of the phase shift produced at the output of its power amplifier.

Dans cette combinaison des figures 5A et 5B, l'ensemble des amplificateurs de puissance de l'antenne active ont leurs signaux déphasés globalement de 3 ¶/2 ce qui ne change rien au pointage de l'antenne. On constate en outre que les amplificateurs de puissance appartenant à deux rangées consécutives ont en sortie des déphaseurs présentant un écart de phase de ¶ permettant une réduction par recombinaison des harmoniques pairs et que les amplificateurs de puissance appartenant à deux colonnes consécutives ont en sortie des déphaseurs présentant un écart de phase de ¶/2 permettant une réduction par recombinaison des harmoniques d'ordre 3.In this combination of FIGS. 5A and 5B, all of the power amplifiers of the active antenna have their signals generally phase-shifted by 3 ¶ / 2 which does not change the pointing of the antenna. It can also be seen that the power amplifiers belonging to two consecutive rows have phase-shifters having a phase difference of ¶ at the output allowing a reduction by recombination of even harmonics and that the power amplifiers belonging to two consecutive columns have phase-shifters at the output. having a phase difference of ¶ / 2 allowing a reduction by recombination of the harmonics of order 3.

Les figures 6 et 7 illustrent un type d'élément rayonnant qui peut être utilisé pour une antenne active hyperfréquence et qui a l'avantage de faciliter la réalisation d'un déphasage de ¶ en sortie des amplificateurs de puissance.FIGS. 6 and 7 illustrate a type of radiating element which can be used for an active microwave antenna and which has the advantage of facilitating the production of a phase shift of ¶ at the output of the power amplifiers.

Ce type d'élément rayonnant a une structure triplaque. Il est constitué d'un couple de fentes évasées 10, 11 et d'un élément de ligne d'excitation 14. Les fentes évasées 10, 11 de type Vivaldi sont creusées en regard l'une de l'autre dans les parois métalliques extérieures 12, 13 de la structure triplaque avec leur ouverture évasée débouchant sur un bord de la structure triplaque dans la direction de propagation des ondes en espace libre. L'élément de ligne d'excitation 14 est disposé dans le plan médian de la structure triplaque. Il chemine sur l'un des côtés des fentes 10, 11 parallèlement à celles ci et présente une extrémité coudée à angle droit qui passe en travers des fentes 10, 11 perpendiculairement à leur direction avant de se terminer par une partie élargie 15 réalisant une adaptation d'impédance.This type of radiating element has a triplate structure. It consists of a pair of flared slots 10, 11 and an excitation line element 14. The flared slots 10, 11 of the Vivaldi type are hollow facing one another in the external metal walls 12, 13 of the triplate structure with their flared opening opening onto an edge of the triplate structure in the direction of propagation of the waves in free space. The excitation line element 14 is arranged in the median plane of the triplate structure. It runs on one of the sides of the slots 10, 11 parallel to these and has a bent end at a right angle which passes through slots 10, 11 perpendicular to their direction before ending in an enlarged part 15 carrying out an impedance matching.

Le champ électrique rayonné par ce type d'éléments rayonnants est perpendiculaire à la direction des fentes évasées 10, 11 et parallèle aux plans des parois de la structure triplaque. Il s'inverse lorsque l'on retourne la structure triplaque comme cela apparaît clairement de la comparaison des figures 6 et 7 ce qui revient à inverser l'orientation de l'extrémité de la ligne d'excitation passant au travers des fentes. Cette inversion du champ électrique correspond à un déphasage de ¶ du signal d'excitation qui se trouve donc réalisé sans adjonction d'une structure spécifique de déphaseur, et de façon indépendante de la fréquence.The electric field radiated by this type of radiating element is perpendicular to the direction of the flared slots 10, 11 and parallel to the planes of the walls of the triplate structure. It reverses when the three-ply structure is turned over, as is clear from the comparison of FIGS. 6 and 7, which amounts to reversing the orientation of the end of the excitation line passing through the slots. This reversal of the electric field corresponds to a phase shift of ¶ of the excitation signal which is therefore achieved without the addition of a specific structure of phase shifter, and independently of the frequency.

Ce type d'éléments rayonnants permet donc d'imposer aux amplificateurs de puissance qui les excitent, une valeur commune de déphasage de ¶ réalisée pour les uns à leur entrée et pour les autres à leur sortie de manière à réduire les harmoniques pairs sans pour autant rendre la structure de l'antenne plus complexe.This type of radiating element therefore makes it possible to impose on the power amplifiers which excite them, a common value of phase shift of ¶ realized for some at their input and for others at their output so as to reduce even harmonics without necessarily make the antenna structure more complex.

Claims (10)

Procédé de rejection des harmoniques émis par une antenne active à balayage électronique comportant un réseau d'éléments rayonnants (Eo,...Em) excités chacun à l'émission par un amplificateur individuel de puissance (Ao,...Am) caractérisé en ce qu'il consiste à partager les amplificateurs de puissance (Ao,...Am), de l'antenne active en au moins deux groupes et à imposer aux amplificateurs de puissance une valeur commune de déphasage non nulle qui s'ajoute aux valeurs individuelles de déphasage nécéssitées par le balayage électronique et qui est obtenue, pour l'un des groupes, en entrée des amplificateurs de puissance et pour l'autre groupe en sortie des amplificateurs de puissance.Method for rejection of harmonics emitted by an active antenna with electronic scanning comprising a network of radiating elements (Eo, ... Em) each excited on emission by an individual power amplifier (Ao, ... Am) characterized in what it consists in dividing the power amplifiers (Ao, ... Am), of the active antenna in at least two groups and in imposing on the power amplifiers a common value of non-zero phase shift which is added to the values individual phase shift required by electronic scanning and which is obtained, for one of the groups, at the input of the power amplifiers and for the other group at the output of the power amplifiers. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur commune de déphasage imposée aux deux groupes d'amplificateurs de puissance est égale à ±¶.Method according to Claim 1, characterized in that the common value of phase shift imposed on the two groups of power amplifiers is equal to ± ¶. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur commune de déphasage imposée aux deux groupes d'amplificateurs de puissance est égale à ±¶/2.Method according to claim 1, characterized in that the common value of phase shift imposed on the two groups of power amplifiers is equal to ± ¶ / 2. Procédé selon la revendication 1, appliqué à une antenne active ayant son réseau d'éléments rayonnants organisé en rangées horizontales et colonnes verticales caractérisé en ce que les amplificateurs de puissance excitant les éléments rayonnants d'une rangée sur deux sont affectés à l'un des groupes, les amplificateurs de puissance restants étant affectés à l'autre groupe.Method according to claim 1, applied to an active antenna having its array of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns, characterized in that the power amplifiers exciting the radiating elements in every second row are assigned to one of the groups, the remaining power amplifiers being assigned to the other group. Procédé selon la revendication 1, appliqué à une antenne active ayant son réseau d'éléments rayonnants organisé en rangées horizontales et colonnes verticales caractérisé en ce que les amplificateurs de puissance excitant les éléments rayonnants d'une colonne sur deux sont affectés à l'un des groupes, les amplificateurs restants étant affectés à l'autre groupe.Method according to claim 1, applied to an active antenna having its array of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns characterized in that the power amplifiers exciting the radiating elements of one column out of two are assigned to one of the groups, the remaining amplifiers being assigned to the other group. Procédé selon la revendication 1 appliqué à une antenne active ayant un réseau d'éléments rayonnants organisés en rangées horizontales et colonnes verticales caractérisé en ce que l'on réduit les harmoniques pairs en partageant une première fois les amplificateurs de puissance de l'antenne active en deux premiers ensembles, chaque premier ensemble contenant les amplificateurs de puissance excitant les éléments rayonnants d'une rangée sur deux, et en imposant aux amplificateurs de puissance un premier déphasage commun de ±¶ qui s'ajoute aux valeurs individuelles de déphasage nécessitées par le balayage électronique et qui est obtenu pour l'un des premiers ensembles en entrée des amplificateurs de puissance et pour l'autre en sortie des amplificateurs de puissance, et en ce que l'on réduit l'harmonique 3 en partageant à nouveau les amplificateurs de puissance de l'antenne active en deux deuxièmes ensembles, chaque deuxième ensemble contenant les amplificateurs de puissance excitant les éléments rayonnants d'une colonne sur deux, et en imposant aux amplificateurs de puissance un deuxième déphasage commun ±¶/2 qui s'ajoute aux valeurs individuelles de déphasage nécessitées par le balayage électronique et au premier déphasage commun, et qui est obtenu pour l'un des deuxièmes ensembles en entrée des amplificateurs de puissance et pour l'autre en sortie des amplificateurs de puissance.Method according to Claim 1, applied to an active antenna having an array of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns, characterized in that even harmonics are reduced by first sharing the power amplifiers of the active antenna in first two sets, each first set containing the power amplifiers exciting the radiating elements of every other row, and imposing on the power amplifiers a first common phase shift of ± ¶ which is added to the individual phase shift values required by the scanning which is obtained for one of the first sets at the input of the power amplifiers and for the other at the output of the power amplifiers, and in that the harmonic 3 is reduced by sharing the power amplifiers again of the active antenna in two second sets, each second set containing the amplifiers of power exciting the radiating elements of a column on two, and by imposing on the power amplifiers a second common phase shift ± ¶ / 2 which is added to the individual values of phase shift required by the electronic scanning and at the first common phase shift, and which is obtained for one of the second sets at the input of the power amplifiers and for the other at the output of the power amplifiers. Dispositif de rejection des harmoniques émis par une antenne active à balayage électronique comportant un réseau d'éléments rayonnants (Eo,... Em) excités chacun à l'émission par un amplificateur individuel de puissance (Ao,... Am) caractérisé en ce qu'il comporte : - des premiers moyens de déphasage (α i,3) qui sont placés en entrée d'un certain nombre d'amplificateurs de puissance formant un premier groupe et qui engendrent des valeurs de déphasage égales au valeurs lndividuelles de déphasage nécessitées par le balayage électronique augmentées d'une valeur commune de déphasage φ non nulle ; - et des deuxième moyens de déphasage (4) qui sont placés en sortie d'un certain nombre d'autres amplificateurs de puissance formant un deuxième groupe et qui engendre la valeur commune de déphasage φ. Rejection device of the harmonics emitted by an active antenna with electronic scanning comprising a network of radiating elements (Eo, ... Em) each excited on emission by an individual power amplifier (Ao, ... Am) characterized in what it includes: - first phase shift means (α i, 3) which are placed at the input of a certain number of power amplifiers forming a first group and which generate phase shift values equal to the individual phase shift values required by the increased electronic scanning of a non-zero common phase shift value φ; - And second phase shift means (4) which are placed at the output of a number of other power amplifiers forming a second group and which generates the common value of phase shift φ. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que la valeur commune de déphasage φ est égale à ±¶.Device according to claim 7 characterized in that the common value of phase shift φ is equal to ± ¶. Dispositif selon la revendication 8 pour la rejection des harmoniques émis par une antenne active à balayage électronique ayant un réseau d'éléments rayonnants constitués chacun d'un couple de fentes évasées (10, 11) de type Vivaldi creusées l'une au dessus de l'autre dans les parois métalliques extérieures (12, 13) d'une structure triplaque et excités au moyen d'un élément de ligne (14) qui est disposé sur l'élément médian de la structure triplaque et dont l'extrémité vient en regard des fentes (10, 11) perpendiculairement à leur direction caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de déphasage consistent en un changement d'orientation de ¶ de l'extrémité (15) de la ligne d'excitation (14) quelle que soit la fréquence.Device according to claim 8 for rejection of the harmonics emitted by an active antenna with electronic scanning having an array of radiating elements each consisting of a pair of flared slots (10, 11) of Vivaldi type dug one above the other in the external metal walls (12, 13) of a triplate structure and excited by means of a line element (14) which is arranged on the median element of the triplate structure and whose end comes opposite slits (10, 11) perpendicular to their direction characterized in that the second phase shifting means consist of a change of orientation of ¶ of the end (15) of the excitation line (14) whatever the frequency . Dispositif selon la revendication 7 pour la rejection des harmoniques émis par une antenne active à balayage électronique ayant un réseau d'éléments rayonnants organisé en rangées horizontales et colonnes verticales caractérisé en ce que les premiers moyens de déphasage sont placés en entrée des amplificateurs de puissance excitant les éléments rayonnants appartenant à une rangée sur deux et en ce que les deuxièmes moyens de déphasage sont placés en sortie des amplificateurs de puissance restants.Device according to claim 7 for the rejection of harmonics emitted by an active antenna with electronic scanning having a network of radiating elements organized in horizontal rows and vertical columns characterized in that the first phase-shifting means are placed at the input of the exciting power amplifiers the radiating elements belonging to a row out of two and in that the second phase-shifting means are placed at the output of the remaining power amplifiers.
EP92402834A 1991-10-31 1992-10-16 Method and device for the rejection of harmonics emitted by an active antenna having electronic scanning Ceased EP0545742A1 (en)

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