Antenne Cassegrain
Figure 1 : Le principe du télescope et de l'antenne Cassegrain
Antenne Cassegrain
Sieur Guillaume Cassegrain était un sculpteur français qui inventa le type de télescope qui porte son nom. C'est un système à deux miroirs concave/convexe. Il est composé d'un miroir primaire concave parabolique et d'un miroir secondaire convexe hyperbolique dont le point focal se trouve au point focal de la parabole. Dans le montage Cassegrain, la lumière qui arrive de l’infini est réfléchie sur le miroir primaire vers le réflecteur secondaire. Celui-ci la retourne vers le centre du miroir primaire qui percé et où l'observateur se place pour observer le ciel.
Le Cassegrain présente à ouverture identique à un miroir parabolique ordinaire. Cependant, comme le point focal d’une hyperbole se trouve du côté concave de celle-ci, au-delà du réflecteur secondaire lui-même, le montage Cassegrain permet de construire une antenne radar plus compacte pour une même focale de la parabole.
Figure 2 : Antenne Cassegrain d’un radar de contrôle de tir.
Figure 2 : Antenne Cassegrain d’un radar de contrôle de tir.
En télécommunication et radar, une antenne Cassegrain est de façon similaire une parabole concave où la source, ainsi que le récepteur, sont près de son centre et pointés vers un sous-réflecteur convexe situé entre le point focal la parabole. En transmission, le sous-réflecteur reflète le faisceau venant de la source vers la parabole qui forme alors le faisceau radar parallèle vers l’espace libre. Le chemin inverse est suivi en réception. Il s’agit donc d’un déplacement de la source, en général un cornet d’alimentation, par rapport à l’antenne parabolique simple mais le rayonnement final reste le même.
| Avantages | Désavantage: |
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Réflecteur secondaire à plaque
horizontale
Figure 3 : Principe de la plaque à changement de polarisation
horizontale
Figure 3 : Principe de la plaque à changement de polarisation
Pour remédier à ce désavantage, des radars comme the SkyGuard, de Oerlikon/Contraves AG, utilise une plaque à rotation optique, qui change la polarisation de l’onde électromagnétique qui la frappe, au lieu d’un sous-réflecteur convexe. Elle est constituée de deux couches, la première est une lame à retard quart d’onde (dite aussi lame λ /4) et la seconde est une grille métallique montée à l’horizontale.
- Une lame à retard est faite d’un matériau qui présente un axe privilégié appelé axe optique. La polarisation de la lumière peut être décomposée en deux composantes: chaque composante ne se propage pas à la même vitesse selon qu'elle est parallèle ou perpendiculaire à l'axe optique. Ceci permet de définir deux axes particuliers de la lame: l'axe lent et l'axe rapide. Cela permet donc de retarder une de ces deux composantes par rapport à l'autre et de provoquer un déphasage entre les deux. Une lame quart d’onde crée un déphasage de 90°. Elle permet de passer d'une polarisation rectiligne à une polarisation circulaire, et vice versa.
- La grille métallique est un polarisateur. Les ondes électromagnétiques dont la polarisation, l’axe du champ électrique, est perpendiculaire à l’axe des grilles peuvent passer. Pour les ondes polarisées différemment, le champ électrique présente une orientation différente et les électrons du métal sont susceptibles d'osciller et les ondes sont réfléchies.
Le faisceau émis est à polarisation circulaire et la lame quart d’onde le transforme en polarisation linéaire dans le même sens que les fils de la grille. Le faisceau frappe ensuite la grille de la plaque qui la réfléchie avec une phase inverse. Il passe ensuite à travers la lame quart d’onde qui en fait une onde polarisée circulairement mais avec une rotation inverse du faisceau par rapport à la plaque. Cependant, il s’agit là de la même rotation par rapport à l’antenne parabolique, son point de vue de la rotation étant opposé de 180 degrés.
Figure 4 : Antennes du système radar de poursuite et de téléguidage SA-8 « Gecko »
Le faisceau atteint ensuite la surface métallique du réflecteur parabolique qui reflète toutes les ondes électromagnétiques vers la plaque en changeant le sens de rotation. Ce second passage dans la plaque transforme la polarisation circulaire en polarisation perpendiculaire à l’axe des fils de la grille qui peut alors traverser celle-ci polarisée verticalement pour se diriger vers les cibles.
Le processus de réception est inverse de celui d’émission. Le tout permet d’éliminer les échos parasites de retour de la plaque et de son support, en plus de ne pas créer de zone d’ombre.
L’image 4 montre un tel radar, le SA-8 « Gecko », qui est utilise pour la poursuite de cibles et le téléguidage de missiles d’interception sol-air (nom de code de l’OTAN Land Roll)