Les Principes du Radar

Cornet d’alimentation

Un cornet ou un cornet d’alimentation est un adaptateur spécial d’antenne pour les gammes de fréquences plus élevées. La conception ressemble plus ou moins à la sortie d’un instrument à vent en laiton, par exemple un cor de chasse. Cette construction en forme d’entonnoir termine le guide d’ondes qui amène le signal. Les cornets sont utilisées à la fois comme antenne séparée ou comme radiateur principal pour alimenter une antenne à réflecteur (par exemple antenne parabolique). S’il est utilisé pour alimenter une antenne à réflecteur, on parle de cornet d’alimentation.

Les cornets d’alimentation sont largement utilisées dans les bandes de micro-ondes et millimétriques car ils fournissent un gain de modéré à élevé, une faible perte de retour, une large bande passante et ils sont généralement faciles à fabriquer. La gamme de fréquences possible pour cette conception d’antenne n’est limitée que par les dimensions mécaniques. Il commence par les cornets d’alimentation pour les UHF et la limite supérieure peut être en bande W.

Guide d’ondes

Conduit d’émission

Cornet

Élargissement du
guide d’ondes

radiation
émise

Figure 2 : Évolution des isolignes du champ électrique entre la portion en conduit et l’espace libre.

Guide d’ondes

Conduit d’émission

Cornet

Élargissement du
guide d’ondes

radiation
émise

Figure 2 : Évolution des isolignes du champ électrique entre la portion en conduit et l’espace libre.

Guide d’ondes

Conduit d’émission

Cornet

Élargissement du
guide d’ondes

radiation
émise

Figure 2 : Évolution des isolignes du champ électrique entre la portion en conduit et l’espace libre.

Fonction d’un cornet

Si l’extrémité d’un guide d’ondes est ouverte, seule une partie de l’onde électromagnétique peut être rayonnée. L’impédance caractéristique des guides d’ondes a une autre valeur que l’impédance de l’espace libre (ou de l’air). Cette différence d’impédance mène à ce qu’une partie importante de la puissance sera réfléchie.

Le cornet est essentiellement un guide d’ondes évasé. La structure évasée du guide d’ondes agit comme un transformateur d’impédance qui adapte l’impédance du guide d’ondes à l’impédance de l’espace libre et permet par conséquent à la structure de rayonner l’onde guidée dans l’espace libre. La corne n’est rien de plus qu’un tuyau creux de différentes sections transversales qui a été effilé à une ouverture plus grande. Le type, la direction et la quantité de cônes peuvent avoir un effet profond sur les performances globales de l’élément en tant que radiateur. Les antennes sont généralement alimentées par une section d’un guide d’ondes munis d’un cornet.

Dans la plupart des radars, le cornet d’alimentation est recouvert d’une fenêtre en fibre de verre de polystyrène pour empêcher l’humidité et la saleté de pénétrer dans l’extrémité ouverte du guide d’ondes. Si une pression d’air sec existe dans le système de guide d’ondes, un matériau céramique ou du verre de quartz est utilisé comme matériau de revêtement. Cependant, ce matériau est généralement attaché à la connexion d’entrée du guide d’ondes du cornet d’alimentation qui permet de mieux éviter les reflets dus à une discordance.

Caractéristiques

Les antennes cornet ont une bonne caractéristique directionnelle qui dépend de leur conception. Un cornet offre une directivité accrue si l’ouverture est grande (c’est-à-dire la surface de l’évasement) et l’angle est faible (c’est-à-dire que la corne est longue). Le gain d’un cornet d’alimentation est proportionnel à sa longueur multipliée par l’ouverture. Les gains d’antenne d’un cornet sont de l’ordre de 20 à 23 dB. Un doublement respectif de la longueur du cornet entraîne un gain supplémentaire de 3 dB.

À un moment donné, les dimensions géométriques accrues du cornet le rendent très difficiles à manipuler. Il est donc préférable d’installer le cornet devant un réflecteur de focalisation. Les cornets ont très peu de perte, donc sa directivité est à peu près égale à son gain.

La caractéristique directionnelle et le gain d’antenne peuvent être estimés avec la formule suivante :

Types d’antennes cornets

Dans la plupart des radars, le cornet d’alimentation est recouvert d’une fenêtre en fibre de verre de polystyrène pour empêcher l’humidité et la saleté de pénétrer dans l’extrémité ouverte du guide d’ondes. Si une pression d’air sec existe dans le système de guide d’ondes, des matériaux céramiques ou du quartz sont utilisés comme matériau de revêtement.

Cornet pyramidale

Les formes de base théoriques d’un cornet seraient l’ouverture uniquement dans le plan E (électrique) et l’ouverture uniquement dans le plan H (magnétique). Cependant, ces formes de base ne sont pas souvent utilisées dans la pratique. Un cornet largement utilisée s’évase à la fois dans le plan E et dans le plan H (voir Figure 1). Ce type d’alimentation s’appelle pyramidal. Le degré d’évasement peut différer, ce qui entraîne des diagrammes d’antenne asymétriques. La bande passante de ce type est d’environ une demi-octave.

Cornet exponentiel

Un radiateur à cornet exponentiel est un radiateur à pavillon dont la section transversale de l’ouverture est décrite par une fonction exponentielle. Cela crée une transition douce de l’impédance de la valeur dans le guide d’ondes à la valeur dans l’espace libre. Idéalement, la réflexion est très faible et la majorité de l’énergie sera émise.

Les radiateurs à cornet exponentiels peuvent avoir une forme de base rectangulaire (pyramidale) ou ronde (conique).

Cornet strié

Le cornet strié est une type spécial avec au milieu des côtés supérieurs et inférieurs «a» se trouvent des barres métalliques à ouverture exponentielle. Les cornets striés fonctionnent sur une large bande passante allant jusqu’à 3 octaves. L’antenne Vivaldi est une variante plane du cornet strié.

Cornet conique

Les cornets en forme de conique, de section circulaire, sont utilisés avec des guides d’ondes cylindriques. Ceux-ci sont ouverts à la fois dans le plan E et dans le plan H en tant que cornet pyramidal.

Cornet cannelé

Un cornet cannelé est comporte des fentes ou des rainures parallèles recouvrant la surface intérieure de la corne. Ils ont une bande passante plus large et des lobes latéraux plus petits et une polarisation croisée. En raison des rainures insérées avec une profondeur de λ/4, la symétrie du diagramme et la pureté de la polarisation peuvent être améliorées.

Les particularités de cette antenne sont de faibles lobes latéraux et de faibles pertes internes. La bande passante de cette antenne est d’une octave. En raison de la symétrie circulaire, ces radiateurs à pavillon peuvent être utilisés pour tous les types de polarisation. Ces cornets sont largement utilisés pour l’alimentation pour les antennes paraboliques.

Antenne cornet TEM

L’antenne cornet à onde électromagnétique transverse (TEM) est une conception spéciale d’un cornet. Il consiste en une combinaison de deux surfaces métalliques proches de la forme d’un entonnoir exponentiel électriquement isolées l’une de l’autre. Il présente d’excellentes caractéristiques dans le domaine des antennes à bande ultra large (UWB), principalement les micro-ondes.