Brevet FR2069937A1 — publié le 19710910

• La présente invention concerne l'orientation des rayonnements électromagnétiques, par exemple leur focalisation ou leur groupement en un faisceau parallèle. Elle s'applique plus particulièrement, quoique non exclusivement, à ceux dont les longueurs d'ondes sont comprises entre dix centimètres et un millimètre environ. 5 Cette orientation se fait classiquement par réflexion sur des miroirs métal liques ou par réfraction à 1'interface-entre l'atmosphère Bt un milieu diélectrique dans lequel la vitesse de propagation est plus faible. Ces moyens permettent de donner aux surfaces d'ondes une forme convenable. Il est par exemple 'souhaitable, pour le bon fonctionnement de grandes antennes d'émission ou de réception du type Cassegrain, de corriger un certain nombre d'aberrations au voisinage de la tête d'émission ou de réception. De telles antennes, utilisées notamment pour des télécommunications spaciales, comportent en effet un grand réflecteur et un petit réflecteur, métalliques tous deux, qui doivent pouvoir être déplacés, l'un par rapport à l'autre, ce qui pose de délicats problèmes pour assurer avec précision la "15 compensation des aberrations pour toutes les configurations possibles, par le choix de la forme de ces réflecteurs. Pour améliorer cette compensation, il est connu de disposer au voisinage du cornet d'émission ou de réception une lentille constituée d'un matériau diélectrique, du polytétrafluoréthylène par exemple. Une telle lentille est usinée dans un bloc de dimensions relativement importantes, ce qui est 20 assez coûteux. De plus, quoique le matériau constitutif soit évidemment choisi parmi ceux qui présentent de faibles pertes aux fréquences utilisées, ces lentilles s'échauffent d'une façon importante, dans le cas d'.une antenne d'émission, car elles sont traversées par un rayonnement électromagnétique présentant "une forte concentration de puissance. Il en résulte des déformations d'origine thermique qui nuisent 25 aux qualités optiques et finalement au gain de l'antenne. La présente invention permet notanment la réalisation de lentilles diélectriques pour rayonnements électromagnétiques de fréquence très élevée, exemptes de déformation thermique et d'un prix de revient faible. Un autre objet de la présente invention est la réalisation de cornets aptes à ^0 émettre un tel rayonnement dont les surfaces d'ondes présentent une forme améliorée, ou à le concentrer avec un gain augmenté. Le dioptre pour rayonnements électromagnétiques, selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il est constitué d'une feuille diélectrique solide de forme convenable constituant une paroi d'une enceinte contenant un diélectrique liquide. L'enceinte précitée est avantageusement munie de deux orifices et de moyens extérieurs pour assurer la circulation et le refroidissement du liquide diélectrique précité. Un avantage de la présente invention est que la forme du dioptre peut résulter du formage à chaud d'une feuille de matière plastique. Un tel formage est beau-coup moins coûteux, tant en matière, qu'en travail, que l'usinage d'un bloc dié •69 42785 2 2069937 lectrique. D'autre part ls refroidissement de la masse du matériau diélectrique peut être facilement assuré par circulation et refroidissement extérieur. Se référant aux figures 1 à 3 ci-jointes, on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de l'invention, exemple donné à titre purement illustratif et 5 nullement limitatif'. Les éléments représentés sur plusieurs de ces figures portent sur toutes celles-ci les mêmes nombres de référence. La figure 1 représente une vue en coupe'axiale d'un cornet d'émission, muni d'un dioptre selon la présente invention. 10 La figure 2 représente une vue schématique d'une station d'émission munie d'un dioptre selon la présente invention. La figure 3 représente une vue en coupe axiale d'une lentille comportant deux dioptres selon la présente invention. On voit sur la figure 1 les coupes de deux parois 2 et 4 d'un cornet métalli-15 que destiné à assurer la transition entre un guide d'ondes rectangulaire 6 et l'atmosphère. Ce cornet a une forme pyramidale à section rectangulaire. Il est destiné à l'illumination, par un rayonnement de longueur d'onde voisine d'un centimètre, du petit réflecteur d'une antenne de grande dimension, du type Cassegrain, permettant la communication avec un satellite. L'ouverture de ce cornet vers l'extérieur 20 est obturée par- une coupole sensiblement sphérique 8 constituée d'une feuille de polyméthacrylate de méthyle ou.analogue formée à chaud. Le guide d'ondes 6 est d'autre part obturé, au voisinage de l'entrée du cornet, par un bouchon parallé-lépipédique pouvant être de même matière. Une enceinte est ainsi délimitée par les quatre parois du cornet dont seules les parois 2 et 4 sont vues en coupe, par la 25 coupole 8 et par le bouchon 10. Une arête de cette enceinte est représentée en 12, elle suit l'intersection de la coupole 6 et d'une paroi plane du cornet en arrière du plan de la figure. Cette enceinte est remplie d'un liquide diélectrique, chimiquement stable et présentant de faibles pertes diélectriques. Ce liquide est du benzène dans l'exemple décrit. Les parois métalliques 2 et 4 du cornet sont munies, 30 au voisinage de la coupole 8, de deux tubulures 14 et 16 par lesquelles le benzène entre et sort de cette enceinte, comme représenté par les flèches 15 et 17. Cette circulation permet le refroidissement du benzène échauffé par le passage d'une puissance de rayonnement-importante. L'installation de refroidissement est représentée sur la figure 2. 35 On voit sur cette figure, le grand réflecteur 20 de_l'antenne dont le diamè tre est de l'ordre de dix mètres, et le petit réflecteur 22 placé au voisinage du foyer du grand réflecteur. On voit également le guide d'ondes 6 se terminant par le cornet dont les parois sont représentées en 2 et 4, et la coupole avant en 8. Le guide d'ondes 6 assure la transmission de la puissance d'émission d'un émetteur ^ 24 jusqu'au cornet. Les tubulures 14 et 18 font partie d'un circuit fermé compor- 69 42785 3 2069937 •tant une pompe de circulation 26 et un radiateur 28 qui assure le refroidissement du benzène. On voit sur 3a figure 3, deux coupoles 30 et 32, analogues à la coupole 8, et délimitant entre elJes une enceinte également remplie de benzène ou analogue. Ces ® deux ccjpales, formées de la même matière que la coupole 8, sont réunies sur leurs bords par un rallier circulaire 34 de même matière, dans lequel sont disposées deux tubulures 36 et 38 jouant le mime rôle que les tubulures 14 et 16 de la figure 1, et réunies à une installation de refroidissement analogue non représentée. Les surfaces d'ondes du rayonnement parvenant sur la lentille ainsi constituée, ^ sont transformées de la même manière que celles d'un rayonnement lumineux par une lentille en verre. Une telle lentille peut éviter l'emploi d'un réflecteur pour focaliser un rayonnement_parallèle par exemple. La forme des coupoles 30 et 32, de même que la forme de la coupole 8, est en général sensiblement sphérique, mais en vue de ccrriger certaines aberrations, cette forme peut s'écarter notablement A C de celle d'une surface sphérique. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à l'exemple représenté et décrit, les divers moyens employés pouvant être évidemment remplacés par tous moyens équivalents. 25 30 35 69 42785 , 2069937 . 4 • REVENDICATIONS 1. Dioptre pour rayonnements électromagnétiques, de fréquences très élevées, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une feuille diélectrique solide de forme convenable constituant une paroi d'une enceinte contenant un diélectrique liquide. 5 2, Dioptre selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enceinte précitée est munie de deux orifices et de moyens extérieurs pour assurer la circulation et le refroidissement du liquide diélectrique précité. 3. Lentille pour rayonnements électromagnétiques de fréquence très élevée caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux feuilles diélectriques solides de forme convenable constituant deux parois d'une enceinte contenant un diélectrique liquide. 4. Lentille selon la revendication 3 caractérisée en ce que l'enceinte précitée est munie de deux tubulures permettant la circulation du diélectrique liquide précité. 5. Cornet à parois conductrices propre à assurer la transition entre l'atmosphè-15 re et un guide d'ondes électromagnétiques de fréquence très élevées, cornet caractérisé en ce que son ouverture sur l'atmosphère est obturée par une feuille diélectrique solide de forme convenable, cette feuille et lesdites parois conductrices constituent des parois d'une enceinte pleine d'un diélectrique liquide. 6. Cornet selon la revendication 5 dans lequel l'enceinte précitée est obturée du 20 côté du guide précité par un bouchon diélectrique disposé dans ce guide. 7. Ensemble optique pour rayonnements électromagnétiques de fréquence très élevée comportant au moins un dioptre constitué par. une feuille diélectrique solide limitant une enceinte contenant un diélectrique liquide, cet ensemble comportant en outre des moyens de refroidissement et des moyens assurant la circulation dudit 25 diélectrique liquide à travers ces moyens de refroidissement. 30 35 40