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Antenne parabolique

Réflecteur (émetteur secondaire)
Source au foyer
(Cône radiant)
Guide d’onde depuis
le transmetteur

Figure 1 : Principe d'un miroir parabolique

Réflecteur (émetteur secondaire)
Source au foyer
(Cône radiant)
Guide d’onde depuis
le transmetteur

Figure 1 : Principe d'un miroir parabolique

L’antenne parabolique est l’émetteur le plus fréquemment utilisé en radar. La figure 1 montre les composantes de celle-ci: un réflecteur circulaire ayant la forme d’une parabole, un cône d’émission situé au foyer de la parabole et un guide d’onde qui amène le signal à ce cône depuis le transmetteur. Le réflecteur peut être en tôle emboutie (acier ou aluminium) ou formé d’un grillage dont l’espacement des lattes doit être inférieur à λ/10 (λ = longueur d’onde d’émission).

Ce faisceau idéal et appelé « faisceau-crayon » dans le cas d’un réflecteur circulaire et « faisceau électromagnétique plat » si le réflecteur est elliptique. Les radars primaires de surveillance aérienne utilisent deux types différents de courbure dans les directions verticales et horizontales afin d’obtenir un faisceau-crayon en azimut et un faisceau de forme cosécante carrée en élévation.

Figure 2 : Diagramme d’émission parabolique

Diagramme d’émission parabolique

Figure 2 : Diagramme d’émission parabolique

Idéalement, ce faisceau n’aurait pas de lobes secondaires d’émission et resterait toujours de même largeur, même à l’infini. Cependant, la taille de la surface formant le réflecteur est souvent relativement petit devant la longueur d'onde du signal émis et le réflecteur comporte aussi des irrégularités. Il n'est alors pas possible de négliger les phénomènes de diffraction. Chaque point de la surface du réflecteur va rayonner comme une source ponctuelle. Le champ total émis en un point est la somme cohérente de tous les champs infinitésimaux. Tout se passe comme dans le cas de la diffraction d'une onde par une ouverture et produit un diagramme d’émission comportant des lobes secondaires, tout autour de la sphère centrée sur l'antenne, qu'on tente de minimiser.

lobe principal
lobes secondaires
lobes arrières

Figure 3 : Coupe horizontale du diagramme d’émission tout autour d’une antenne parabolique réelle. L’échelle d’énergie émise est logarithmique (dB), non linéaire

Le lobe principal peut avoir une ouverture angulaire qui varie entre moins d’un degré et 15 ou 20 degrés selon les besoins. Il suit la direction de visée de l’antenne. Il y a ensuite des lobes secondaires tout autour du réflecteur. L’énergie de chacun de ces derniers est une fraction minime du lobe principal comme montré dans la figure 3. Le faisceau principal y est de normalisé à 0 dB alors que les autres lobes sont plus faibles que –20 dB, chaque tranche de –3 dB signifiant que l’énergie radiée diminue de moitié (–21 dB = 1/(27)). Cependant, la somme de leur énergie n’est pas négligeable.

La largeur du faisceau (Θ) est définie comme la largeur du lobe principal, soit l’ouverture angulaire où son signal émis diminue de moitié de chaque côté de l’axe de visée. Cette largeur dépend de la longueur d’onde utilisée (λ) et du diamètre de l’antenne (D) selon:

Θ ≈ 70 · λ (1)

D

La largeur du faisceau peut être différente selon la direction azimutale ou celle verticale. Le gain d’antenne (G) dans un réflecteur parabolique est donc:

GAntenne parabolique 1602
Où:
ΘAz = largeur de faisceau azimutal
ΘEl = largeur de faisceau en élévation
(2)

ΘAz · ΘEl

Cette relation approximative donne une bonne estimation mais il faut se rappeler que le gain est modifié par la fonction d’illumination.

lobe principal
lobes secondaires
lobes arrières

Figure 3 : Coupe horizontale du diagramme d’émission tout autour d’une antenne parabolique réelle. L’échelle d’énergie émise est logarithmique (dB), non linéaire