Brevet FR2108858A1 — publié le 19720526

La présente invention concerne les coupleurs directionnels sur guide d'ondes et plus particulièrement les coupleurs d'encombrement réduit et de grandes performances, fonctionnant à des fréquences inférieures à 10 G-Hz.. 5 II est connu de réaliser des coupleurs, fonctionnant en hy- perfréquence, constitués essentiellement d'un tronçon de guide d'ondes du même type que celui constituant le circuit auquel on désire l'incorporer, et associé avec un ou deux tronçons de guide auxiliaires, monté en croix ou parallèlement avec lui,se-10 Ion le mode de couplage désiré. Il est aisé d'obtenir ainsi des coupleurs de bonnes performances, mais même en utilisant des guides plats pour les tronçons auxiliaires, ces coupleurs sont encombrants et constituent un ensemble monobloc qui exige, dans un matériel à options, de lui substituer un tronçon de guide, 15 dans l'option sans coupleurs, et donc de prévoir un raccordement par brides. la présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients. Selon l'invention, le coupleur directionnel sur guide d'on-20 des comportant deux antennes de couplage pénétrant dans ledit guide et disposées de manière telle que les deux plans, perpendiculaires aux faces dudit guide, qui contiennent respectivement lesdites antennes, soient séparés par une distance égale au quart de la longueur d'onde de propagation desdites ondes dans 25 ledit guide, est caractérisé en ce que lesdites antennes sont connectées respectivement à deux des quatre accès d'une jonction hybride constituée d'éléments de ligne de transmission de dimensions telles que l'écart de leurs trajets respectifs par rapport à l'un quelconque des autres accès soit égal à un quart de la 30 longueur d'onde moyenne de propagation des signaux qu'elles reçoivent ou émettent. l'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description et des dessins joints sur lesquels : 70 36927 2108858 2 La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de coupleur directionnel selon l'invention. La figure 2 est une représentation en coupe d'un exemple de réalisation technologique du schéma de la figure 1 . 5 La figure 3 est une variante de la figure- 2. Sur la figure 1, le guide d'ondes rectangulaire 1 est muni, sur son grand côté, de deux ouvertures 2 et 3 dont les centres sont situés chacun dans un plan perpendiculaire aux faces du guide, ces deux plans étant espacés d'une distance D = , /*• g 10 étant la longueur d'onde moyenne des ondes se propageant dans le guide. Dans ces ouvertures 2 et 3» pénètrent les tiges respectives 4 et 5 connectées à deux des quatre accès correspondants 6 et 7 d'une jonction hybride 8 , ayant deux autres accès 13 et 14 et constituée de lignes de transmission planes 9 à 12 dont seuls 15 sont représentés les conducteurs intérieurs. Ces lignes forment un carré dont la longueur de chaque côté est égale au quart de la longueur d'onde moyenne des ondes s'y propageant, les accès 6 et 7 d'une part et 13 et 14 d'autre part étant reliés à deux sommets non opposés de ce carré. 20 II résulte de cette disposition qu'un signal alimentant la jonction 8 par l'accès 13 donnera lieu à un signal sur l'accès 6 ayant un retard de phase de 90° sur le signal présent à l'accès 7. Les antennes correspondantes 4 et 5 exciteront donc le guide 1 dans la direction de la flèche 15. Une alimentation de la jonc-25 tion 8 par l'accès 14 provoquerait évidemment une excitation du guide dans la direction inverse. De la même manière, une onde se propageant dans le guide selon la direction de la flèche 15 donnera naissance sur les accès 6 et 7 à des signaux déphasés de 90° qui s'ajouteront en phase 30 surfl'accès 13 et en opposition de phase sur l'accès 14, la situation étant inverse pour la direction de propagation opposée. La profondeur de pénétration des antennes 4 et 5 est évidemment fonction du coefficient de couplage désiré avec le guide. Leur positionnement représenté ici selon l'axe médian du grand 70 36927 2108858 3 côté du guide, peut être différent pourvu que les antennes soient respectivement contenues dans des plans de section droite du~ guide dont les traces respectives 16 et- 17, sont espacées de la distance D. . ' 5 Toute jonction à quatre accès,,en ayant au moins deux d'en tre eux dont l'écart de leurs trajets respectifs par rapport à l'un quelconque des deux autres est égal à un quart de longueur d'onde, est susceptible d'être associée au guide 1 pour constituer un coupleur directionnel selon l'invention ; la jonction 10 hybride en carré est une des plus simples, dont des exemples de réalisation technologique sont décrits schématiquement ci-après. Sur la figure 2, où les mêmes chiffres repères désignent--les mêmes organes, les conducteurs intérieurs 8 de la jonction hybride sont représentés insérés- entre deux plaques de matériau 15 diélectrique 20 et 21 elles mêmes insérées entre deux plaques métalliques 22 et 23 constituant les conducteurs extérieurs des lignes de transmission de la jonction. Les accès 13 et 14 sont situés à l'arrière de la jonction et ne sont pas visibles sur la figure. 20 Les antennes 4 et 5 sont solidaires de la jonction dont l'association avec le guide 1 nécessite simplement le percement des deux petites ouvertures 2 et 3 et le montage d'un ensemble mécanique de centrage et de serrage assurant respectivement le . positionnement et la fixation des éléments en même temps que le 25 contact électrique entre les deux éléments. Dans la variante de réalisation montrée figure- 3, les antennes 4 et 5 sont une prolongation du conducteur intérieur des prises coaxiales respectives 24 ot 25 rendues solidaires du guide 1. Sur la jonction, les antennes sont alors remplacées par des 30 fiches coaxiales. Dans cette disposition, le fonctionnement électrique du coupleur est évidemment inchangé par rapport à la précédente, la légère complication mécanique qui en résulte est compensée par un positionnement des antennes plus stable puisqu'il est indé-35 pendant de la jonction amovible. 70 36927 4 2108858 Une expérimentation d'un tel coupleur a été faite en guide WR. 229, dans la gamine 3,7 à 4,2 GHz. Pour des pénétrations des antennes variant de 9 à 2 mm, le couplage a varié respectivement de 10 à 30 dB, avec une variation 5 de 10 fa environ, dans la bande de fréquences ci-dessus, le taux d'ondes stationnaures dans le guide restant meilleur que 1,02. La mise en oeuvre de ce coupleur, qui n'entraîne qu'un très faible dépassement de l'épaisseur du guide, est particulièrement intéressant dans les faisceaux hertziens, où la place disponible 10 dans les bâtis est réduite, le nombre de guides susceptibles d'être équipés de coupleurs étant importants, par suite de la miniaturisation des matériels modernes permettant de loger un grand nombre d'émetteurs récepteurs par bâti. ! 70 36927 5 2108858 REVENDICATIONS 1:. Coupleur directionnel sur guide d1 ondes, comportant une jonction hybride à deux paires d'accès, un dispositif de liaison reliant l'une desdites paires audit guide, ladite jonction étant constituée d'éléments de ligne de transmission de dimensions 5 telles que l'écart des trajets à partir de l'un quelconque des accès d'une paire par rapport aux deux accès de l'autre paire soit égal au quart de la longueur d'onde de propagation dans lesdits éléments de ligne pour la fréquence moyenne de fonctionnement dudit coupleur, caractérisé en ce que ledit dispositif de 10 liaison comporte deux antennes de couplage pénétrant dans ledit guide et respectivement contenues dans des plans perpendiculaires à la direction de propagation des ondes dans ledit guide, lesdits plans étant séparés par une distance égale au quart de la longueur d'onde de propagation dans le guide pour ladite fréquence moyenne. 15 2. Coupleur directionnal selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit guide est un guide rectangualaire, en ce que lesdites antennes pénètrent dans ledit guide par l'un des deux grands côtés de celui-ci et en ce que lesdits éléments de ligne de transmission sont des lignes planes situées dans des 20 plans parallèles auxdits grands côtés. 3. Coupleur directionnel selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite jonction hybride est un carré hybride. 4. Coupleur directionnel selon la revendication 3, 25 caractérisé en ce que lesdites antennes de couplage sont mécaniquement solidaires dudit carré hybride. 5. Coupleur directionnel selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit coupleur comprend deux fiches coaxiales mécaniquement solidaires dudit carré hybride et deux 30 prises coaxiales correspondantes solidaires mécaniquement dudit guide, lesdites antennes étant formées par des prolongements dans le guide des conducteurs internes desdites prises coaxiales.