Brevet FR2237321A1 — publié le 19750207

La présente invention concerne un dispositif utilisable en ondes très courtes et ultra-courtes (fréquences de l'ordre de 1 GHz à quelques dizaines de (zz) et permettant, à partir de deux modes en polarisation orthogonale se propageant dans un guide commun appelé premier accès, de réaliser la séparation de ces modes et l'aiguillage de chacun d'eux vers d-eux accès différents, appelés respectivement deuxième et troisième accès, sans créer un couplage indésirable entre ces derniers, tout en conservant un bon rendement énergétique dans les couplages respectifs entre les premier et deuxième accès d'une part, et entre les premier et troisième accès d'autre part. Chacun de ces derniers couplages est de nature réciproque. On connatt déjà des dispositifs au meme objet, dans lesquels un guide commun, capable de propager deux modes orthogonaux (par exemple un guide à section carrée ou circulaire) est relié par son bout libre au premier accès, tandis que le deuxième accès se trouve à ltextrémité libre d'un premier tronçon de guide rectangulaire placé dans le prolongement du guide commun, et tandis que le troisième accès est formé par ltextrémité libre d'un second tronçon de guide rectangulaire débouchant-dans I 1une -des parois laterales de ce même guide commun.La difficulté rencontrée dans l'application de ce dernier système réside dans la réalisation d'un couplage suffisamment serré entre le second tronçon de guide rectangulaire et le guide commun. Habituellement, ce couplage est réalisé par un ensemble de plusieurs fentes parallèles pratiquées dans la paroi latérale en question, mais il est connu qu'un tel système de fentes constitue un filtre de fréquences dont la mise au point presente certaines difficultés et dont, de toutes façons1 la largeur de bande utile est limitée o Selon la présente invention, il est prévu un dispositif differrant des précddents par un mode de couplage particulier entre le guide commun et le second tronçon de guide rectangulaire qui constitue le troisième accès.Ce mode particulier utilise l'ensemble d'une fente unique et d'un doublet (dipôle) auxiliaire placé à l'intérieur du guide commun au voisinage de cette fente, ce doublet résonnant à la fréquence moyenne de la bande utile désirée. Cet arrangement a pour avantage d'améliorerà âla fois le rendement énergétique et la largeur de bande de frequences utile de l'installation, relativement aux dispositions connue-s. Plus precisément, il est prévu, selon l'invention, un dispositif de couplage pour ondes à ultra-haute fréquence ayant un premier, un second et un troisième accès, dont le premier accès est formé par le bout libre d'un guide commun à section carrée, et dont le second accès est formé par le bout libre d'un premier guide rectangulaire couplé audit guide commun et ayant son axe situé dans le prolongement de celui de ce guide commun, tandis que le troisième accès est formé par le bout libre d'un second guide rectangulaire couplé audit guide commun à travers l'une des pa-rois latérales de celui-ci; ledit dispositif étant caractérisé en ce que le couplage entre lesdits second guide rectangulaire et guide commun est réalisé par l'ensemble d'une fente pratiquée dans ladite paroi latérale dans une direction sensiblement perpendiculaire à celle du.champ électrique existant dans ledit second guide rectangulaire et d'un doublet placé à l'intérieur dudit guide commun et au voisinage de ladite fente et ayant la direction de sa longueur sensiblement parallèle à celle de ce meme champ électrique. Les avantages et d'autres particularités de l'invention seront mieux compris à la lecture de ia description détaillée donne ciaprès,faite avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels - la Fig. 1 montre une section médiane du dispositif de l'invention par un plan perpendiculaire au champ électrique dans le second guide rectangulaire et parallèle au champ électrique dans le premier guide rectangulaire, ces guides propageant des ondes TE10 ; et - la Fig. 2 est une vue en plan de la même installation prise de l'extérieur dans une direction perpendiculaire à la paroi latérale du guide commun et parallèle à l'axe du second guide rectangulaire. Se référant d'abord à la Fige 1, on voit sur celle-ci l'accès 1 constitué par le bout libre du guide commun 11, à section carrée, dont deux des parois latérales sont parallèles au plan de la figure. Le guide li est donc capable de propager deux modes TE10 orthogonaux, ayant leurs champs électriques respectifs parallèle et perpendiculaire au plan de la figure. Le second accès du système est formé par le bout libre du premier guide rectangulaire 12, qui a la direction de ses parois larges perpendiculaire audit plan de la figure. Les guides il et 12 sont donc utilisés avec leurs champs électriques parallèles à ce dernier plan. Le couplage entre Il et 1 2 est réalisé par un transformateur "guide carré - guide rectangulaire" 7, de construction classique et ayant une section variant par échelons entre l'un à l'autre des guides qu'il couple. Le troisième accès 3 est réalisé par le bout libre d'un second guide rectangulaire 13, couple au guide commun il par une fente 4 prévue dans l'une des parois latérales de ce dernier et de direction parallèle au plan de la Fig. 1 en meme temps qu'à l'axe du guide commun 11. Les grands côtés de la section du guide 13 sont également parallèles à ce même plan, tandis que le champ électrique dans le guide 13 lui est perpendiculaire et est couplé à un champ dans le guide Il également perpendiculaire au plan de la figure. Sur la Fig. 1, à l'intérieur du guide 11, on trouve (ici repré senté par une section transversale) le doublet 5 (formé d'une courte tige conductrice), dont la longueur est perpendiculaire au plan de la figure. La disposition relative du doublet 5 et de la fente 4 est mieux visible sur la Fig. 2. Sur celle-ci, qui est une vue prise de Irextérieur dans la direction de l'axe du guide 13, on voit la fente 4 pratiquée dans la paroi du guide 11, tandis que le doublet 5, situe à l'intérieur du guide derrière cette paroi et avec sa longueur dans la direction XX, est pour cette raison représenté en trait interrompu. Sur la Fige 2, on voit également en trait interrompu la projection 9 de la section droite du guide 13 de la Fig.i. Sur la Fig. 1, on voit encore la section droite 6 d'un réseau de fils conducteurs reliant les parois opposées du guide il et perpendiculaires au plan de la figure, donc parallèles au champ électrique dans le guide 13. Ce réseau joue le r81e de réflecteur sélectif réfléchissant vers l'accès 1 les ondes venant de l'accès 3 et relayées par le doublet 5 (ou bien ce m8me réseau réfléchit vers l'accès 3 les ondes venant de l'accès 1 si la transmission a lieu de 1 vers 3). Au contraire le mtme réseau est sans action sur une onde ayant son champ électrique parallèle au plan de la figure et .se propageant de 1 vers 2 ou réciproquement. Sur la Fig. 1 -on voit également en 8 les sections droites de deux vis conductrices traversant l'une des parois du guide 13 parallèles au plan de la figure et permettant, en les vissant plus ou moins, de parfaire -le réglage du système, si besoin est. Les avantages du dispositif de l'invention apparaitront mieux par l'exemple numérique ci-après : pour des ondes de fréquences de l'prdre de 10 GHz, il a été possible d'obtenir une largeur relative de bande utile de fréquences de-l'ordre de 70 $ à 15 %, avec un rapport dtonde stationnaire inférieur à 1,1 s tout en assurant un découplage de 40 dB entre les accès 2 et 3. La bande passante ainsi obtenue peut dtre centrée en n'importe quel point de la bande de fonctionnement pratique des~guides 11 et 13, moyennant un dimensionnement convenable du doublet.L'entrée 1 peut avoir la même largeur de bande que le guide commun il, en sorte que deux des accès peuvent fonctionner dans la meme bande de fréquences ou dans des bandes différentes, pourvu qu'elles soient toutes deux situées dans la bande totale du guide commun. Dans l'exemple numérique qui vient entre donné, la fente 4 avait une longueur voisine d'une demi-onde, ainsi que le doublet 5. Dans ce même exemple, le maintien en place et l'isolement électrique du doublet 5 par rapport au guide 17 étaient assurés comme suit Le doublet était constitué par le conducteur intérieur d'un morceau de ligne coaxiale dont le-conducteur extérieur avait été supprimé et dont la longueur du conducteur intérieur avait été réduite à celle désirée pour le doublet, tout en restant sensiblement inférieure à celle de l'isolant conservé, laquelle était choisie pour Qtre légèrement supérieure à la distance entre parois opposées du guide 71, en sorte qu'en faisant entrer à force la pièce en forme de cylindre isolant ainsi obtenue dans deux trous percés en regard dans ces parois, le doublet était maintenu en place par l'élasticité de l'isolant, rendant ainsi tout support spécial inutile. REVEND I CATI O NS 1. Dispositif de couplage pour ondes à ultra-hàute fréquence constituant un duplexeur de polarisation, ayant un premier, un second et un troisième accès, dont le premier accès est formé par le bout libre d'un guide commun à section carrée qui transmet les deux polarisations, etdont le second accès, formé par le bout libre d'un premier guide rectangulaire couplé audit guide commun et ayant son axe situé dans le prolongement de celui de ce guide commun, transmet l'une des polarisations, tandis que le troisième accès formé par le bout libre d'un second guide rectangulaire couplé audit guide commun à travers l'une des parois latérales de celui-ci transmet l'autre polarisation, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le couplage entre lesdits second guide rectangulaire et guide commun est réalisé par l'ensemble d'une fente pratiquée dans ladite paroi latérale dans-une direction sensiblement perpendiculaire à celle du champ électrique existant dans ledit second guide rectangulaire et d'un doùblet placé à l'intérieur dudit guide commun et au voisinage de ladite fente et ayant la direction de sa longueur sensiblement parallèle à celle de ce mEme champ électrique. 2.- Dispositif selon la revendication 1, comprenant un ensemble de fils conducteurs (6, Fig. i) placés au voisinage dudit doublet, parallèles à la longueur de celui-ci et reliant les parois opposées dudit guide commun, afin de réaliser un réflecteur d'ondes sélectif vis à vis de la polarisation desdites ondes. 3.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le couplage entre ledit guide commun et ledit premier tronçon de guide rectangulaire est assuré par un transformateur à section variant par échelons. 4.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel un moyen de réglage d'appoint est constitué par des vis traversant l'une des parois dudit second guide rectangulaire parallèlement au champ électrique de celui-ci et pouvant être vissées de manière réglable dans cette dernière paroi. 5.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit doublet est constitué par une longueur de conducteur entourée coaxialement d'une longueur plus grande d'un cylindre isolant maintenue entre les parois opposées dudit guide commun. 6.- Dispositif selon la revendication 5, dans lequel iedit doublet est obtenu à partir d'une longueur de ligne coaxiale dont on a supprimé le conducteur extérieur et réduit la longueur du conducteur intérieur par rapport à celle de l'isolant, ladite longueur d'isolant étant entrée à force dans deux trous percés en regard l'un de l'autre dans les parois opposées du guide conimun: