Brevet FR2461370A1 — publié le 19810130

La présente invention se rapporte à un polariseur à large bande et faible taux d'ellipticité, réalisé dans un guide d'ondes circulaire. De tels polariseurs sont connus qui permettent de transformer la polarisation rectiligne en polarisation circulaire et vice versa. Ils produisent pour cela, grâce à des chemins électro-magnétiques parcourus à des vitesses de phase différentes, une différence de phase entre les deux composantes du champ. Si les deux composantes ont la même amplitude et que la différence de phase produite est de 2 la polarisation rectiligne est transformée en pola- risation circulaire qui est dite "droite" ou "gauche" selon que, en regardant dans le sens de la propagation, le sens de rotation du vecteur champ suit ou ne suit pas le sens des aiguilles d'une montre. Ces polariseurs connus comportent un guide d'ondes circulaire dont la paroi interne est lisse; à ce guide est associée une plaque en diélectrique, de longueur L, disposée à 45 par rapport au vecteur champ linéaire incident. La phase de la composante du champ qui est paral- lèle à la plaque en diélectrique varie de 2n - (xd longueur d'onde de l'onde considérée dans le diélectrique) dans le tronçon de guide de longueur L qui comporte la plaque en diélectrique; dans ce même tronçon la phase de la composante du champ qui est orthogonale à la plaque en diélectrique varie de 2 AL (A- longueur d'onde dans le gg guide). La différence a =2 -x L _ 2c AL = 2x L (1 - 1) Xg Xd Xg >id donne le retard de phase de la composante parallèle à la plaque en diélectrique par rapport à la composante ortho- gonale à la plaque en diélectrique. Ces polariseurs connus à guide d'ondes lisse et pla- que en diélectrique présentent deux inconvénients princi- paux: ils sont peu aptes à travailler à puissance élevée, sazadai saeaw saei ed saufTsap luos sluep SE -uodsaaoo squaewga saT 'saeinBTj saluaeajTp sael nS - uoTuaAuT11 uo[as fnasTaeTod ataiTsToil un,p sanA sap q9 ea e9 saen6Tj sal - uoTIuaAUTT uolas znaslt -elod auialxnap unp sanA sap qs îa eS sa.in6Tj sael - OE qL a el san61Tj sal uolas anasTaelod ne yrîerae anbTqdeai un V aen6TJ e1 - qL la eL saxnBTlj sal uoTlas nasTzelod np saeTTlteqp 'salTaTtled sanA sap E la z sanfiTj sal - uoTiua^uTiT U uolas inasT Sz -elod raTmazd unp sanA xnap qL la eL saxnfiTi sat - : kua% -uaspidax Tnb jueqloddez Rs sazn Tj sap la saZde-T3 uoTl -dTxasap el ap apTel eq %uom4lexedde sanbTIsTiaa3eaeo sa5% -neap la asTxdmuo xnaTm exas uoTuaAuT aeuasaad e1 oz eaiTed a34ne1, ap sarpaQ-p xne sîuaoeLpe %a al-e,- zed sasoddo wuela axTed aunp saepQlp sal 9e Xx-axel zed aanîTjsuoo %uel, sa.pQs m Bp sa ap alelT 'aale, ed ssoddo '9Tozp aliue B saapaêTp ap azTed apuosas aunp a aTuamd aunp fnalB- -9au1IT. Wuauaa^TIadsax anapuojozd ap znaleA apuooas aun la axaalead aun 4uo la XX axeil sarTelnaTpuadad sueld sap suep saanls juos sarnuTea sas anb as ua Ia sauzauT saenulez sap aelodmoo sapuo1p apInb as anb am ua asTxal -3cexE %sa XX TeuTpnlT6UOl axep azTeTnZITo sapuop apTn6 OL un suep asTleai znasTzIelod un 'uoTluaAuTl uoTaS (auuoxes-olBue axnaexaîlTI el suep suoTle6nf -.10o) sauzaluT sainu-e. sap îueuasaad sapuo,p apTnfi un,p uoTlesTTTlnT zed 'iaTTna3TIed ua 'nuaiqo %sa Toad sa:lToad sluaTua^uo3uT sal zaelTAp 'axnsau a6fizel aun suep 'aBU Wa aTlnppa ap %sa uoTuaAUT a1uasajd el ap B nq al anbTil3aTaTp ua anbeTd el suep %uasTnpoid as sarqeaTlfiTau uou salzad sap OZú1,'9t La figure la montre, dans une vue schématique en coupe longitudinale, un polariseur présentant un axe longitudinal de symétrie XX. Ce polariseur comporte un guide d'ondes circulaire à rainures, 1, (rainure: corru- gation dans la littérature anglo-saxonne) et un raccord progressif 2. Le raccord progressif 2 comporte un guide d'ondes cylindrique, 20, relié au guide d'ondes à rainures, 1, par un guide d'ondes en forme de tronc de cône, 21. Le guide d'ondes à rainures comporte 34 rainures identiques. Ce guide n'a été que partiellement représenté et 11 des 34 rainures,telle que la rainure 10, apparaissent sur la figure la. La figure lb est une vue schématique en coupe trans- versale à la hauteur de la rainure 10, du guide d'ondes à rainures, 1. Chacune des 34 rainures identiques du guide d'ondes 1 est creusée sur 360 à l'intérieur du guide et est perpen- diculaire à l'axe XX. La profondeur des rainures n'est pas constante; si l'on considère deux paires de dièdres à angle droit, opposés par l'arête et dont l'arête est cons- tituée par l'axe XX, la profondeur d'une rainure est moins grande dans l'une des paires de dièdres (quadrants 11 et 13 - figure lb) que dans l'autre paire de dièdres (qua- drants 12 et 14 - figure lb). Dans la réalisation qui a servi d'exemple les profondeurs de chaque rainure sont de 23,1 et 35,6 mm; quant au diamètre interne du guide à rainures, rainures non comprises, il est de 86,4,mm. La figure 2 est une vue partielle en coupe du guide d'ondes à rainures selon les figures la et lb. La coupe a été réalisée par un plan passant par l'axe XX (figure la) et coupant le quadrant 13 (figure lb). Cette figure montre les rainures, telle la rainure 10, la paroi extérieure 15 du guide àrainure et les parois, telle la paroi 16, entre les rainures; dans l'exemple de réalisation décrit l'é- paisseur de la paroi entre les rainures est de 0,5 mm et la largeur des rainures est de 10 mm. La figure 3 est une vue d'un tronçon du guide à rainures, 1, coupé selon deux plans perpendiculaires à l'axe XX et dont l'un passe à l'intérieur de la rainure 10. Cette figure permet de voir l'intérieur de la rainure , avec ses parties peu profondes 11, 13 et ses parties profondes 12, 14. Le polariseur qui vient d'être décrit à l'aide des figures la, lb, 2 et 3 fonctionne comme indiqué ci-après. Le polariseur est disposé de telle manière que le champ incident, E (figures lb et 3) soit parallèle à l'un des deux plans qui marquent la transition entre les deux profondeurs différentes de rainures. C1 et C2 étant les deux composantes orthogonales du champ E (figures lb et 3), la vitesse de phase de la composante C1 dans le guide à rainures 1 dépend de l'admittance des quadrants 11 et 13, tandis que la vitesse de phase de la composante C2 dé- pend de l'admittance des quadrants 12, 14. Or la différence des profondeurs entraîne une différence de ces admittances et donc une différence entre les vitesses de phase des composantes C1 et C2 du champ lors du passage à travers le guide à rainures du polariseur. Dans la réalisation qui est décrite à l'aide des figures la à 3, les profondeurs ont été choisies de telle sorte que l'influence des rainures sur la vitesse de phase des composantes C1 et C2 soit inversée dans les bandes des 4 GHz (3,7 - 4,2 GHz) et des 6 GHz (5,925 - 6,425 GHz); c'està-dire que, dans la bande des 4 GHz, la susceptance normalisée des rainures est très faible (comprise entre 0,730 et 2,20) pour les quadrants 11, 13 et très grande (comprise entre 9,50 et 96,3) pour les quadrants 12, 14; par contre dans la bande des 6 GHz, la susceptance norma- lisée est très grande (comprise entre 17,5 et 126) pour les quadrants 11, 13 et très faible (comprise entre - 2,41 et 0,167) pour les quadrants 12, 14. Il est à noter de plus que le déphasage entre les composantes C1 et C2, entrainé par le polariseur selon les figures la à 3, est identique dans la bande des 4 GHz à celui dans la bande des 6 GHz. La figure 4 est un graphique qui montre les valeurs du taux d'ellipticité Te (ou, ce qui revient au même, du déphasage jç entre les composantes C1 et C2 du champ) obtenu, en fonction de la fréquence de travail indiquée en abscisse, avec le polariseur décrit ci-avant. Comme il ressort de ce graphique, ce polariseur permet de passer de polarisation rectiligne en polarisation circulaire avec un taux d'ellipticité qui ne dépasse pas 0, 67 dB dans la bande des 4 GHz et qui ne dépasse pas 0,75 dB dans la bande des 6 GHz. Les figures 5a et 5b sont des vues schématiques, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transver- sale, d'un autre polariseur selon l'invention. Ce polariseur se distingue du polariseur selon les figures la et lb par le fait qu'un guide d'ondes, 3, dans lequel est disposée une plaque en diélectrique, 4, est placé en série avec le guide à rainures 1 auquel il est fixé. Le guide d'ondes 3 est un guide circulaire à paroi interne lisse. Par rapport au champ incident, E, (figure 5b) la plaque en diélectrique 4 est placée à 45 et le guide à rainures 1 est placé comme dans la figure lb. Le polariseur selon les figures 5a et 5b peut donc être considéré comme l'association d'une portion d'un polariseur classique (guide d'ondes circulaire 3 avec, à l'intérieur, une plaque en diélectrique placée à 45 par rapport au champ) avec une portion d'un polariseur constitué d'un guide d'ondes circulaire à rainures de profondeur variable. Les dépha- sages introduits par la plaque en diélectrique et par les rainures s'ajoutent et sont prévus pour donner un déphasa- ge total aussi proche que possible de 90 dans la ou les bandes de fréquences d'utilisation du polariseur. Il a été réalisé un polariseur selon les figures 5a et 5b pour les bandes des 4 et 6 GH. Dans ce polariseur la plaque en diélectrique amène un certain déphasage moyen dans la bande de 4 GHz et un autre déphasage moyen dans la bande des 6 GHz et ces deux déphasages sont différents de 900; le guide à rainures 1, par un choix convenable du nombre, des profondeurs et de la largeur des rainures, amène le déphasage total moyen du polariseur au plus proche de 90 dans chacune des deux bandes de fréquences. Les figures 6a et 6b sont des vues schématiques, res- pectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale, d'un autre exemple de polariseur selon l'invention. Ce polariseur se distingue principalement du polariseur selon les figures 5a et 5b par l'absence du guide lisse 3 et par l'introduction d'une plaque en diélectrique, 4, à l'inté- rieur d'un guide à rainures. Là aussi le déphasage total qu'introduit le polariseur est produit d'une part par la plaque en diélectrique 4 et d'autre part par les rainures du guide d'ondes 1. A l'absence de guide d'ondes lisse près, tout ce qui a été dit ci-avant sur le polariseur se- lon les figures 5a et 5b s'applique au polariseur selon les figures 6a et 6b. Il est à noter que les polariseurs qui ont été dé- crits ainsi que ceux qui peuvent être imaginés sans sortir du cadre de l'invention trouvent plus particulièrement leur application dans le domaine du radar, dans les antennes de stations terriennes et les antennes montées dans les satel- lites. Plus généralement les polariseurs selon l'invention peuvent être utilisés dans un matériel chaque fois qu'un polariseur amenant un faible taux d'ellipticité et possé- dant une grande tenue en puissance est nécessaire. REVENDICATIONS 1. Polariseur à large bande et faible taux d'ellip- ticité, comportant un guide d'ondes circulaire d'axe lon- gitudinal XX, caractérisé en ce que ce guide d'ondes com- porte des rainures internes et en ce que ces rainures sont situées dans des plans perpendiculaires à l'axe XX et ont une première et une seconde valeur de profondeur respec- tivement à l'intérieur d'une première et d'une seconde paire de dièdres à angle droit, opposés par l'arête, l'arête de ces dièdres étant constituée par l'axe XX et les dièdres d'une paire étant opposés par l'arête et adjac- cents aux dièdres de l'autre paire. 2. Polariseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également une plaque en diélectrique disposée à l'intérieur du guide, dans un plan bissecteur des dièdres des deux paires de dièdres. 3. Polariseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également: un autre guide d'ondes circulaire, ayant l'axe XX comme axe longitudinal, cet autre guide d'ondes étant accolé au guide d'ondes mentionné le premier; et une plaque en diélectrique disposée à l'in- térieur de cet autre guide d'ondes, dans un plan bissecteur des dièdres des deux paires de dièdres. 4. Matériel travaillant en hyperfréquences, carac- térisé en ce qu'il comporte un polariseur selon l'une des revendications précédentes.