Brevet FR2134298A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne les dispositifs pour la transmission des ondes électromagnétique dans la gamme d'ondes à fréquence très élevée (qui seront désignées par THF dans la suite) et plus précisément les lignes de transmission de l'énergie électro-5 magnétique THF comportant un guide d'ondes en diélectrique et prévues pour la construction de divers ensembles fonctionnels tels que les atténuateurs, les déphaseurs et les montages de mesure, par exemple les montages en pont pour les mesures de faibles réflexions. On connaît des lignes de transmission THF comportant un guide 10 d'ondes rectangulaire en diélectrique avec ses éléments de fixation et ses dispositifs de transition en cornet aux bouts de la ligne situés entre les guides d'ondes diélectrique et métallique rectangulaires . Dans les lignes de transmission THF indiquées le guide d'on-15 des rectangulaire en diélectrique est fixé à l'intérieur d'un cylindre de blindage creux au moyen d'éléments de fixation en forme de rondelles fines en matériau à constante diélectrique proche de l'unité, tandis que les bouts du guide d'ondes en diélectrique se trouvent dans lesdits cornets. 20 Une telle réalisation des éléments de fixation du guide d'oi>- des diélectrique n'assure pas d'une part une fixation suffisamment rigide du guide d'ondes selon l'axe de la ligne lorsqu'elle est réalisée souple, ni, d'autre part, lorsqu'on réalise la ligne de transmission en portions de guide d'ondes séparées ou lorsqu'on insère 25 dans la ligne de transmission des ensembles fonctionnels séparés, tels qu'un atténuateur ou qu'un déphaseur, réalisés en guide d'ondes en diélectrique, une jonction rigide et précise des bouts du guide d'ondes en diélectrique. la présente invention a pour but de remédier à ces inconvé-30 nients. L'invention vise la création d'une ligne de transmission THF comportant un guide d'ondes rectangulaire en diélectrique telle que ses éléments de fixation soient réalisés de manière à assurer une fixation rigide du guide d'ondes en diélectrique et que, lorsque 35 ladite ligne de transmission est réalisée avec des portions de guide d'ondes en diélectrique séparées ou est constituée de divers ensembles fonctionnels, tels qu'un atténuateur ou qu'un déphaseur, réalisés en guide d'ondes en diélectrique, lesdits éléments de fixation aient une influence minimale sur les caractéristiques de la 40 ligne de transmission. 71 15626 2 "2*34298 Ce problème est résolu par le fait que dans la li®ie de transmission THF comportant un guide d'ondes rectangulaire en diélectrique avec des éléments de fixation et des dispositifs de transition en cornet aux bouts de la ligne, entre les guides d'ondes rectangu-5 laires en diélectrique et métalligue constituant cette ligne, sslon l'invention, chaque élément de fixation se présente sous la forme de plaques, qui sont serrées contre les faces les plus étroites du guide d'ondes rectangulaire en diélectrique au moyen d'un dispositif de serrage, et dont les extrémités, au moins celles disposées 10 d'un seul côté du dispositif de serrage, sont écartées desdites faces étroites de telle manière que la réflexion par ces plaques ne soit pas supérieure à un niveau prédéterminé, les faces les plus larges du guide d'ondes rectangulaire en diélectrique étant orientées, dans les dispositifs de transition en cornet, perpendiculai-15 rement aux faces les plus larges du guide d'ondes métallique rectangulaire. Il est avantageux que, dans les éléments de fixation se trouvant à proximité immédiate des dispositifs de transition en cornet, les extrémités de plaques métalliques des éléments de fixation dis-20 posées du côté, du dispositif de serrage, autre que celui indiqué ci-dessus soient raccordées progressivement aux parois desdits dispositifs de transition. La réalisation proposée de la ligne de transmission THF permet, sans dégrader ses caractéristiques, d'assurer la fixation ri-25 gide du guide d'ondes en diélectrique réalisé en matériau rigide ou souple. De plus, la fixation rigide du guide d'ondes est assurée aussi lors de l'assemblage de la ligne avec des portions de guide d'ondes séparées, ainsi qu'en cas de courbure ou de torsion de certaines de ses parties. 30 Les caractéristiques de l'invention rassortiront plus parti culièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, qui représentent : la fig. 1, la vue d'ensemble de la ligne de transmission THF selon l'invention ; 35 les fig. 2, 3 èt 4, l'un des modes de réalisation conformes à l'invention d'un élément de fixation du guide d'ondes en diélectrique d'une ligne de transmission THF respectivement en coupe selon l'axe longitudinal du guide d'ondes en diélectrique, en plan et en coupe selon la ligne IV-IV de la fig. 2 ; 40 et les fig. 5 à 13, un autre mode de réalisation conforme à 71 15626 3 2134298 l'invention d'ion élément de fixation du guide d'ondes en diélectrique d'une ligne de transmission THF1, respectivement en coupe selon l'axe longitudinal du guide d'ondes en diélectrique et en coupes selon les lignes VI-VI, VII-VII,VIII-VIII, IX-IX, X-X, XI-XI, XII-5 XII et XIII-XIII de la fig. 5. la ligne de transmission d'énergie électromagnétique THF selon l'invention comporte un guide d'ondes rectangulaire en diélectrique 1 (fig.l) avec ses éléments de fixation 2 et des dispositifs de transition en cornet 3 aux bouts de la ligne, entre les guides 10 d'ondes rectangulaires en diélectrique 1 et métallique 4. Chaque élément de fixation 2 est constitué des plaques métalliques 5 et 5' qui sont serrées contre les faces les plus étroites 6 du guide rectangulaire en diélectrique 1 au moyen d'un dispositif de serrage 7. 15 En cas de fixation du guide d'ondes 1 sur un support 8, les extrémités des plaques métalliques 5 des éléments de fixation 2 se trouvant des deux côtés du dispositif de serrage 7 sont écartées des faces les plus étroites 6 du guide d'ondes en diélectrique Ide telle manière que la réflexion des plaques 5 ne soit pas supérieure 20 à un niveau prédéterminé. Le dispositif de serrage 7 en cas de fixation du guide d'ondes en diélectrique 1 ( fig. 1) sur le support 8 est constitué de vis 9 (fig. 1 à 4) qui sont montées sur des consoles 10 et qui butent contre une cale supérieure 11. Des lames élastiques 12 (fig. 25 1 à 3) serrent la plaque supérieure 5 contre les vis 9. Dans une cale inférieure 13 (fig. 2 et 4) est pratiquée une ouverture taraudée 14 pour le montage de l'élément de fixation 2 sur un support 8. La longueur L (fig. 2) des portions rectilignes des plaques 5 est choisie de manière à assurer la rigidité nécessaire de la fi-30 xation du guide d'ondes 1 dans l'élément 2 et fait de 10 à 20mm. Les dimensions 2A (fig. 2) et 2B (fig. 3) sont choisies telles qu' elles satisfassent aux conditions de la baisse du champ de l'onde dans le guide d'ondes en diélectrique jusqu'à un niveau infiniment faible et sont choisies égalas à 2%ay. et l,5j^x respectivement,^nHX 35 étant la longueur d'onde maximale de la gamme de fréquences de trar vail du guide d'ondes rectangulaire en diélectrique 1 à section transversale correspondante. Pour chaque section droite du guide d'ondes rectangulaire en diélectrique 1 la valeur du rayon de courbure R (fig* 2) et la longueur M des sections recourbées des pla-40 ques 5 sont choisies de telle manière que dans un élément de fixa- ,, «A9#, 4 2T3-42W 71 15626 tion donné 2 le* rriveatc des- pertesr ^ rsjtjimement ne soft pas supérieur à 0,1 db,et le taux d'onde stationnaire soit meilleur que 1,05 dans la gamme de longueurs d'ondes avec un rapport de 1 à 1,5 entre fréquences maximale et minimale. 5 L'élément de fixation 2 indiqué peut être utilisé sans aucune modification pour la jonction des extrémités des portions du guide d'ondes rectangulaire en diélectrique l.Dans ce cas les faces en bout des portions de guide d'ondes réunies se trouvent dans le plan IV-IV et viennent se toucher,les extrémités des portions de guides 10 d'ondes étant serrées entre les plaques 5 au moyen des vis 9. La fig.l représente un seul élément 2 pour la fixation du guide d'ondes en diélectrique 1 sur tin support 8.Cependant en fonction de la longueur de 3a ligne de transmission THF proposée leur nombre peut varier dans de larges limites;par ailleurs il est évident que l'ëlé-15 ment de fixation 2 peut remplir simultanément le rôle de jonction de portions de guide s d ' ondes 1 et de fixation du guide d'ondes 1 sur le support 8. En cas de disposition de l'élément de fixation 2 (fig.l) du guide d'ondes rectangulaire en diélectrique 1 à proximité immédiate d'un dispositif de transition en cornet 3,les. extrémités des places 20 métalliques 5 disposées d'un côté du dispositif de_ serrage 7 sont recourbées de façon à être écartées par rapport aux faces les plus étroites 6 du guide d'ondes 1 de telle manière que la réflexion des plaques 5' ne soit pas supérieure à un niveau assigné, tandis que les extrémités des plaques 5' se trouvant de 1'autre côté du dispo-25 sitif de serrage 7 sont raccordées progressivement aux parois 15 du dispositif de transition en cornet 3. Dans la variante décrite de réalisation les parois 15 du cornet 3 font corps avec les plaques 5', comme représenté sur la fig. 5. Le dispositif de serrage 7, dans le cas de la disposition d'un 30 élément de fixation 2 à proximité immédiate d'un dispositif de jonction en cornet 3, est réalisé sous la forme d'un collier 16 (fig.5) avec une vis 17 et une vis d'arrêt 18.Le collier 16 et la vis 17 servent S serrer le guide d'ondes en diélectrique 1 entre les plaques 5', ce qui assure un raccordement rigide. Pour le dé-35 montage, la vis 17 peut être desserrée et alors le guide d'ondes diélectrique 1 peut être remplacé par un autre. La jonction des cornets 3 (fig. 1) avec les guides d'ondes métalliques 4 est réalisée à l'aide de brides 19 et 20 appartenant au guide d'ondes rectangulaire métallique 4. 40 Chacun des dispositifs de transition en cornet 3 (fig.5) se 71 15626 5 2134298 compose de trois tronçons CD, DE, et EF, sur lesquels est réalisé un passage progressif de la section droite du guide d'ondes métallique 4 représenté sur la fig. 6 à la section droite du guide d'ondes en diélectrique représenté sur la fig. 7. On voit que les faces 5 les plus larges 21 du guide d'ondes rectangulaire en diélectrique 1 sont orientées perpendiculairement aux faces les plus larges 22 du guide d'ondes rectangulaire métallique 4. Le. tronçon CD (fig. 5) possède une section droite égale à la section du guide d'onde métallique 4 et une longueur environ égale à de la gamme de travail lilctX 10 du guide d'ondes en diélectrique rectangulaire 1. Sur le tronçon DE la dimension varie progressivement dans le plan de la face la plus large 22 du guide d'ondes métallique 4. Les parois latérales 23(fjg. 8) du cornet 3 se terminent là où le champ du guide d'ondes en diélectrique 1 est négligeable. Sur le tronçon EF (fig.5) la hauteur 15 du cornet 3 varie progressivement de la dimension de la face la plus étroite 24 (fig. 6) du guide d'ondes métallique 4 à la dimension de la face la plus large 21 (Fig. 7) du guide d'ondes, en diélectrique rectangulaire 1. Le tronçon FQ (fig. 5) correspond à l'élément de fixation 2 déjà décrit. 20 Sur les fig. 9 à 13 est représentée la disposition du guide d'ondes diélectrique rectangulaire 1 par rapport aux parois 15 et 23 du cornet 3 et par rapport aux plaques 5' de l'élément de fixation 2, suivant diverses coupes de la fig. 5. Dans le dispositif de transition en ooimet 3 décrit, raccordé 25 à l'élément de fixation 2, représenté sur la fig. 5S dans une gamme de fréquences dont les fréquences maximale et minimale sont dans le rapport de 1 à 1,5, le niveau des pertes de rayonnement n'est pas supérieur à 0,1-0,4 db, et le taux d'ondes statioimaires est de 1,03-1,10. 30 Le guide d'ondes rectangulaire- 1 utilic4 peu:-' une ligne de transmission THF possède ici un rapport a/b des côtés d'une section droite (fig. 7) égal à deux* L'orientation du champ électrique E du mode d'onde principal du guide &'ondes métallique 4 et celle correspondant au mode d'onde de travail du guide d'ondes en 35 diélectrique rectangulaire 1 sont représentées respectivement sur les fig. 6 et 7. On donne ci-après la relation (1) pour le choix des dimensions de la surface de la section droite S du guide d'ondes en diélectri-. que rectangulaire 1. La longueur d'onde minimale de la gamme A mj_n» 40 égale à la longueur d'onde critique du mode supérieur voisin, déter 7V >5626 & 2Î34298 mine le choix de la surface de la ss&tiaD. droite S-àa guide d'cndes 1. Pour £= 2,1 à 2.r6 on aura la relation : s = ~àr (Aj^r)2 «"■ £ étant la constante diélectrique relative du matériau du guide 5 d'ondes 1. On donne ci-après un tableau des dimensions du guide d'ondes en diélectrique rectangulaire 1 réalisé en polyéthylène (£= 2,3) 'X min, mm J^max, mm a, mm b, mm 10 12 18 10 5 8 12 6,7 .3,35 5,6 8 4,7 2,35 3,83 5,6 3,2 1,6 15 La ligne de transmission THF proposée fonctionne de la ma nière suivante. L'onde principale H-^q du guide d'onde rectangulaire métallique 4, au moyen de l'un des dispositifs de transition en cornet 3, excite dans le guide d'ondes rectangulaire diélectrique 1 une onde 20 de travail dont le vecteur du champ électrique 1 est orienté parallèlement à la face la plus large 21 du guide drondes 1. Grâce au raccordement progressif des transitions, la transformation de l'onde H^q en onde de travail du guide d'ondes diélectrique 1, se produit avec de faibles pertes. 25 Lors du passage à travers l'élément de fixation 2) la trans formation de la structure du champ de l'onde se produit graduellement grâce à 1* écartement progressif des plaques 5, 5' des faces 3.e3 plus étroites 6 du guide d'ondes en diélectrique 1,du fait que les ex-trémitées de ces plaques 5 (5') se terminent là où le champ del'on-5° de dans le guide d'ondes diélectrique 1 atteint un niveau infiniment faible, La ligne de transmission d'énergie électromagnétique THF proposée est facilement réalisable avec des portions séparées de guide d'ondes en diélectrique ou des ensembles fonctionnels séparés, tels 35 que des atténuateurs ou des déphaseurs. Lors de la réalisation du guide d'ondes en diélectrique en matériau souple, la ligne de transmission proposée peut comporter un grand nombre de courbures et de torsions, ce qui est particulièrement important lorsqu'elle raccorde des objets qui se déplacent les 40 ung par rapport aux autres. 71 15626 7 2134298 Cette ligne de transmission THF permet un montage et un démontage répétés et rapides, ces opérations pouvant être réalisées aut omat iquement• 71 Î5626 s 213429$ REVENDICATIONS 1. Ligne de transmission d'énergie électromagnétique de +*■»&?. haute fréquence comportant un guide d'ondes en diélectrique rectangulaire avec ses éléments de fixation et ses dispositifs de transi- 5 tion en cornet aux bouts de la ligne situés entre les guides d'ondes diélectrique et métallique, caractérisée en ce que chacun des éléments de fixation (2) est constitué par des plaques métalliques (5 et 51) qui sont serrées contre les faces les plus étroites (6) du guide d'ondes en diélectrique rectangulaire (l) au moyen d'un 10 dispositif de serrage (7), et dont les extrémités se trouvant au moins d'un côté du dispositif de serrage (7) sont écartées desdites faces étroites (6), de telle manière que la réflexion de ces plaques (5 et 5') ne soit pas supérieure à un niveau assigné, tandis que les faces les plus larges (2) du guide d'ondes rectangulaire endié-15 lectrique (1) sont orientées, dans les dispositifs de transition en cornet (3), perpendiculairement aux faces les plus larges (22) du guide d'ondes rectangulaire métallique (4). 2. Ligne de transmission d'énergie électromagnétique de très haute fréquence selon la revendication 1, caractérisée en ce que, 20 dans les éléments de fixation (2), situés à proximité immédiate des dispositifs de transition en cornet (3), les extrémités des plaques métalliques (5') se trouvant de l'autre côté du dispositif de serrage (7) sont raccordées progressivement aux parois (15) de ces dispositifs de transition (3).