Brevet FR2390027A1 — publié le 19781201

La présente invention est relative à un dispositif d'atténuation des lobes d'émission parasites d'une antenne constituée par un guide d'onde rectangulaire à fentes alternées utilisée dans les systèmes de détection électromagnétique et à l'antenne comportant un tel dispositif. tes guides d'ondes rectangulaires à fentes alternées se comportent comme une antenne, les fentes rayonnant de la puissance lorsqu'elles coupent les lignes de courant sur la paroi du guide d'onde. Les fentes disposées sur une des faces du guide d'onde se comportent comme une source dipôle et la loi d'amplitude le long de l'ouverture rayonnante est obtenue en ajustant le couplage de chaque fente. (Voir en particulier la publication "Microwave antenna theory and design" MIT 1949 chapitres 9.11 à 9.13 de S Silver).Dans le cas de l'utilisation de fentes rayonnantes alternées de part et d'autre de l'axe de symétrie X'X du grand côté du guide d'onde comme représenté figure 1a, le diagramme de rayonnement en site et en gisement selon la figure id présente un lobe d'émission principal référencé Pi et des lobes d'émission parasites référencés Pa. tes lobes d'émission parasites Pa sont provoqués par l'interférence des ondes émises, selon des modes parasites, par les deux alignements de fentes alternées rayonnantes situées de gartoet d'autre de l'axe X'X et parallèlement à celui-ci comme représenté figure la.Dans le cas de l'utilisation d'un guide d'onde unique, les lobes d'émission parasites ont un niveau atténué de 15 dB environ par rapport au niveau du lobe principal, et l'augmentation de la directivité de l'antenne dans le plan du champ électrique de l'onde électromagnétique par la mise en place de déflecteurs cons titués par des plans métalliques R comme représenté figure lb modifie peu l'amplitude relative de ces lobes. tes solutions actuellement connues permettant l'atténuation des lobes parasites consistent à provoquer une dissymétrie de la section intérieure du guide d'onde entraînant une excitation convenable des fentes qui sont alors alignées suivant l'axe X'X, par exem- ple par 11 introduction de colonnettes transversales à l'intérieur du guide d'ondes, ou à provoquer l'excitation des fentes en les incii- nant par rapport à l'axe X'X dans le plan de la face correspondante du guide d'onde.Ces solutions ne sont pas satisfaisantes car les fentes inclinées rayonnent un niveau non négligeable de champ en polarisation croisée, et la dissymétrie contrôlée du guide d'onde par l'introduction de colonnettes ou obstacles entraîne un accroissement des difficultés de réalisation et des coûts, Une autre solution connue consiste à effectuer un filtrage des modes parasites par adjonction au dispositif d'émission d'une longueur de guide d'onde sous coupure pour ces modes parasites La longueur de guide d'onde sous coupure constituant un filtre est formée par deux parois métalliques planes parallèles A et B dont l'écartement b est tel que b ?bo, afin d'assurer l'atténuation recherchée des modes parasites. Cette dernière solution présente d'une part l'inconvénient d'une modification des couplages entre les fentes. Cette modification est difficilement calculable ce qui entraîne un surcroit de difficultés de mise en oeuvre correcte de tels dispositifs.D'autre part, dans le cas de l'utilisation conjointe de déflecteurs R constitués par des plans métalliques, il résulte pour 11 ensemble du dispositif un accroissement de l'encombrement du fait que les déflecteurs doivent astre ajoutés à l'extrémité du filtre comme représenté figures La présente invention permet de- remédier aux inconvénients précités et a pour objet un dispositif d'atténuation des lobes d'émission parasites des guides d'onde à fentes alternées permettant de conserver les caractéristiques du guide d'onde à fentes, Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un dispositif simple permettant l'atténuation des lobes d'émission parasite des guides d'onde à fentes alternées et de faible coût. Selon l'invention le dispositif d'atténuation des lobes d'émission parasites d'une antenne constituée par un guide d'onde rectangulaire à fentes alternées comporte une lame résistive plane disposée à l'extérieur du guide d'onde et au voisinage des fentes dans un plan passant par l'axe longitudinal de la face du guide d'onde comportant lesdites fentes, la lame résistive constituant pour ledit guide d'onde un filtre pour les modes parasites. De tels dispositifs sont utilisables en particulier dans les antennes micro-ondes des systèmes de détection électromagnétique.. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins dans lesquels outre les figures la, lb, lc, id relatives à l'art antérieur, les figures 2a, 2b et 2c représentent un dispositif selon l'invention et les figures 3a et 3b représentent un mode de réalisation particulier d'une caractéristique de l'inven- tion. tes cotes et proportions relatives des différents éléments constitutifs du dispositif objet de l'invention représenté selon les figures 2a, 2b, 2c et 3a, 3b ne sont pas respectées afin d'assurer une meilleure compréhension de l'ensemble. Suivant la figure 2a, le dispositif selon l'invention permet une atténuation des lobes d'émission parasites d'une antenne constituée par un guide d'onde rectangulaire à fentes alternées. te guide d'onde 21 comporte sur un de ses grands côtés une double rangée de fentes 22A et 22B. tes fentes sont disposées de part et d'autre de l'axe de symétrie X'X de la face correspondante du guide d'onde de manière alternée, une fente d'une rangée se trouvant décalée, selon la direction X'X, d'une distance convenable par rapport à deux fentes voisines de l'autre rangée par exemple.Selon le mode de réalisation de la figure 2a, l'antenne constituée par le guide d'onde à fentes comporte également, par exemple, des déflecteurs 23 constitués par deux plans métalliques fixés au voisinage des arêtes de la face du guide d'onde parallèles à l'axe X'X. Bes plans métalliques 23 ont, par exemple, une inclinaison différente par rapport au plan P de symétrie du guide d'onde passant par l'axe X'X. Selon l'invention, le dispositif comporte une lame résistive 24 plane disposée à l'extérieur du guide d'onde au voisinage des fentes de celui-ci.La lame résistive 24 est maintenue par un support 25 et est située dans un plan Q passant par l'ase de symétrie longitudinal X'X de la face du guide d'onde comportant les fentes. ta lame résistive 24 s'étend suivant la direction 1'1 et parallèlement à celle-ci sur la longueur des alignements de fentes, le bord de la lame résistive le plus proche de l'axe X'X étant distant de celui-ci itune distance supérieure ou égale à ho/4, ks représentant la longueur d'onde du signal émis dans le vide, La lame résistive 24 est disposée dans un plan passant par l'axe longitudinal X'X de la face du guide d'onde comportant les fentes et orientée suivant les composantes longitudinales du champ électrique correspondant aux modes parasites. Selon un mode de réalisation particulier représenté en coupe figure 2b dans le cas ou la guide d'onde à fentes alternées comporte deux déflecteurs 23, le support 25 permettant le maintien de la lame résistive 24 est constitué par un polyèdre de matériau diélectrique 250 épousant la forme du guide d'onde délimitée par la face du guide d'onde comportant les fentes et la face internevies deflec- teurs 23. te polyèdre 250 comporte un logement 251 s'étendant sur toute la longueur des alignements de fentes dans la direction X'X et dans lequel la lame résistive 24 est insérée. te logement 251 est tel que le bord de la lame résistive 24 le plus proche de la face du guide comportant les fentes est distant de l'axe X'X d'une longueur L supérieure ou égale à 4 où ko représente la longueur d'onde du 4 signal émis dans le vide. le matériau diélectrique constituant le polyèdre support 250 est un matériau diélectrique e faible indice et à faible pertes, une mousse rigide comme le polystyrène par exemple. Sur la figure 2b les lignes 252 représentent, dans le plan de coupe, les lignes de champ du champ électrique des modes parasites selon lesquelles le logement 251 et la lame résistive 24 sont orientés. Dans le cas où les déflecteurs ont une inclinaison différente par rapport au planP, la lame résistive est disposée dans un plan Q passant par l'axe X'X et faisant avec le plan P- de symétrie du guide d'onde orthogonal à la face du guide comportant les fentes un angle A déterminé. Selon la figure 2b, l'inclinaison des dé- flecteurs étant identique, le plan P de symétrie du guide d'onde orthogonal à la face du guide d'onde comportant les fentes et le plan Q dans lequel est disposée la lame résistive sont confondus. le fonctionnement du dispositif objet de l'invention est le suivant : les lobes parasites observés sont provoqués par une distribution impaire du champ électrique au voisinage de l'ouverture rayonnante du guide d'onde. A cette distribution de champ électrique correspondent des modes de rayonnement parasites dont les composantes longitudinales du champ électrique sont situées dans le plan P de symétrie du guide d'onde normal à la face comportant les fentes et contenant l'axe X'X dans le cas où le guide d'onde comporte des déflecteurs d'inclinaison identique symétrique par rapport au plan P ou dans le cas où le guide d'onde ne comporte pas de déflecteur. Ces composantes longitudinales du champ électrique sont situées dans le plan Q précédemmert défini passant par l'axe X'X dans le cas où les déflecteurs ont une inclinaison différente par rapport au plan P. La lame résistive constituant le filtre des modes parasites selon l'invention disposée suivant ces composantes longitudinales permet la circulation de courants 2 donnes par la relation représente la conductivité du matériau et 9 la valeur du champ électrique. L'énergie correspondante est dissipee sous forme calorifique entraînant l'atténuation du mode parasite et du rayonnement correspondant. Selon la figure 2c, le dispositif objet de l'invention est utilisé avec un guide d'onde 21 non muni de déflecteurs. En ce cas également les plans P de symétrie du guide d'onde orthogonal à la face comportant les fentes et Q dans lequel est disposée la lame résistive 24 sont confondus. ta lame résistive 24 est, par exemple, disposée sur deux supports 25 orthogonaux à la face du guide d'onde comportant les fentes et fixés aux parois du guide d'onde. tes supports 25 comportent, par exemple, un système de glissières 26 et de fixations permettant un réglage de la distance du bord de la lame 24 le plus rapproché de stase X'X du guide d'onde à une valeur L supérieure ou égale à . La lame résistive 24 présente de préférence dans la direction de propagation des ondes émises une dimension I au moins égale à ko, ko représentant la longueur d'onde du signal émis dans le vide, afin d'obtenir un meilleur filtrage des modes parasites. En vue d'augmenter l'efficacité du filtre par concentration des composantes parasites du champ électrique, la lame résistive 24 est constituée comme représenté figure 3a par une lame résistive mince 30 déposée sur un matériau diélectrique 31. Un diélectrique de constante diélectrique élevée et/ou à fortes pertes-tel qu'un ferrite par exemple est utilisé dans ce but. Selon une variante de réalisation de la figure 3a représentée figure 3b, la lame résistive plane est constituée par une pluralité de films résistifs 40 déposés sur au moins une des faces planes de plaquettes de matériau diélectrique 41, les plaquettes recouvertes du film résistif étant superposées pour former une succession de couches résistives et diélectriques. L'efficacité du filtre des modes parasites est ainsi améliorée du fait de la répartition dans l'espace des composantes à filtrer. Un mode de réalisation particulier de l'objet de l'invention dans le cas de l'utilisation de déflecteurs non symétriques comme représenté figure 2a donne, pour une fréquence d'émission en bande I correspondant à une longueur d'onde ko voisine de 30 mm, une atténuation des lobes parasites effective supérieure à 7 dB. Ces derniers initialement à un niveau inférieur de 17 dB au niveau du lobe d'émission principal sont réduits à un niveau inférieur de 24 dB par rapport à ce même lobe principal, le gain de l'antenne étant lui mssme abaissé de moins de 0,2 dB. La lame résistive de dimension 1 ou largeur égale à 30 millimètres est, dans le présent mode de réalisation, constituée par deux films résistifs en matériau connu sous le nom commercial de 'Sfernice". les films résistifs déposés sur des plaquettes de bakélite présentent une résistance de 600 ohms par centimètre carré. l'ensemble de la lame 24 est supporté, comme représenté figure 2b, par un bloc de mousse rigide de bonnes caractéristiques diélectriques. R B V B N D I C A T I O N S 1. Dispositif d'atténuation des lobes d'émission parasites d'une antenne constituée par un guide d' onde rectangulaire à fentes alter nées, caractérisé en ce-qu'il comporte une lame résistive plane disposée l'extérieur du guide d'onde et au voisinage desdites fentes dans un plan passant par 1' axe longitudinal de la face dudit guide d'onde comportant lesdites fentes5 la lame résistive constituant pour ledit guide d'onde un filtre pour les modes parasites. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite lame résistive plane disposée dans un plan passant par l'axe longitudinal de la face du guide d'onde comportant les fentes est orientée suivant les composantes longitudinales du champ électrique correspondant aux modes parasites. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite lame résistive plane est disposée au voisinage desdites fentes dans un plan passant par l'axe longitudinal de la face du guide d'onde comportant lesdites fentes et faisant avec le plan de symétrie dudit guide dtonde orthogonal à la face du guide comportant lesdites fentes un angle a déterminé. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit plan dans lequel est disposée ladite lame résistive plane et le plan de symétrie du guide d'onde orthogonal à la face du guide comportant lesdites fentes sont confondus. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite lame résistive (24) est disposée sur un support constitué par un polyèdre de matériau diélectrique (250) épousant la forme du guide d'onde et comportant un logement (251) s'étendant sur toute la longueur des fentes et dans lequel ladite lame résistive est insérée. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite lame résistive plane est constituée par une lame résistive mince (30) déposée sur un matériau diélectrique support (31). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite lame résistive plane est constituée par une pluralité de films résistifs (40) déposés sur au moins une face plane de plaquettes de matériau diélectrique (41) lesdites plaquettes étant superposées. 8o Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite lame résistive à une dimension 1 suivant la direction de propagation des ondes émises au moins égal à la longueur d'onde Ao dans le vide du signal émis. 90 Antenne de système de détection électromagnétique comportant un dispositif selon l'une des revendications précédantes.