Brevet FR2518826A1 — publié le 19830624

CORNET RAYONNANT MONOMODE HYPERFEQUENCE L'invention est relative à un cornet électromagnétique monomode, fonctionnant dans le domaine des hyperfréquences et utilisé principalement comme source primaire d'une antenne radar. De façon générale, un cornet est un guide d'ondes à section progressivement croissante, se terminant par une ouverture rayonnante. II peut être sectoral dans le plan du champ électrique t comme le montre la figure 1 ou dans celui du champ magnétique ?, c'est-à-dire comporter un évasement dans ces plans respectifs, ou bien être dit pyramidal lorsqu'il y a combinaison des deux évasements ou bien encore être conique, lorsqu'il est réalisé par évasement d'un guide circulaire. Pour réaliser un cornet monomode, les génératrices du cornet sont rectilignes (voir notamment H. JASIK "Antenna Engineering Hand Book "Chap. 10, Mc Graw-Hill Book Company) Il existe également des cornets dits multimodes qui comportent dans leur structure des discontinuités au niveau desquelles sont crées des modes supérieurs du mode fondamental, Selon un mode de réalisation antérieure un cornet multimode présente une structure à génératrices en escalier, c'est-à-dire rectilignes par morceaux : et dans ce cas, il réalise une source multimode dans laquelle les modes supérieurs sont engendrés par un brusque changement des dimensions de la section droite du cornet. Selon un autre mode de réalisation antérieure, on peut citer un cornet rayonnant multimode à structure pyramidale à changements de pente, tel que décrit dans "Flare angle changes in a horn as means of pattern control" dans The Microwave Journal oct. 70. Le choix de réalisation de tels cornets à génératrices rectilignes provient du fait que la structure du champ électromagnétique se propageant dans ces cornets peut être décrite théoriquement par des modes de propagation indépendants. Mais il existe également un autre type de cornet rayonnant multimode, à génératrices non rectilignes. Dans ce genre de cornet, il existe un couplage permanent entre les différents modes de propagation qui ne sont donc plus indépendants et dont le module des amplitudes varie, continuement au cours de la propagation. On ne peut plus définir alors, sinon localement, des modes de propagation. Une telle structure de cornet non rectiligne set en particulier de section d'adaptation entre deux guides d'ondes homogènes, dont les sections droites sont différentes soit par leurs formes soit par leurs dimensions comme un guide rectangulaire et un guide circulaire par exemple, cette section présentant un coefficient de réflexion minimum. Comme cornet à génératrices non rectilignes, fonctionnant comme source primaire on peut citer l'objet du brevet français 2 331 165, déposé au nom de la demanderesse: "Cornet exponentiel et antenne comportant un tel cornet". Ce cornet 1, représenté sur la figure 2 comporte des rainures 2 dont la profondeur décroît exponentiellement de sa gorge 3 vers son ouverture 4. On peut mentionner enfin l'existence de cornet -multimode 5 ayant un profil en S comme l'indique la figure 3 dont la pente, au niveau du guide d'alimentation 6 est faible, puis croît pour- devenir relativement forte avec un point d'inflexion 7. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en réalisant un cornet rayonnant monomode présentant un encombrement longitudinal réduit tout en ayant une bonne directivité. Ainsi, son objet est un cornet électromagnétique monomode rayonnant, fonctionnant dans le domaine des hyperfréquences et alimenté par un guide d'ondes, le profil de ses parois internes, selon une section longitudinale parallèle à l'axe de propagation (8) des ondes dans le cornet, ayant une pente qui décroît progressivement et continuement d'une valeur inférieure ou égale à 900 degrés à l'entrée du cornet à une valeur tendant vers zéro à son ouverture. Un avantage supplémentaire d'un tel cornet selon l'invention est sa relativement grande largeur de bande de fréquences de fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparat tront dans la description qui suit, illustrée par les figures suivantes qui, outre les figures 1 à 3 déjà décrites et qui représentent - la figure 1: un cornet rayonnant sectoral dans le plan du champ électrique E, selon l'art antérieur; - la figure 2 : un cornet rayonnant multimode exponentiel à rainures de l'art antérieur, selon une coupe longitudinale; - la figure 3 : un cornet rayonnant multimode en S selon une coupe longitudinale, représentent: - la figure 4 : une vue en coupe longitudinale d'un cornet rayonnant monomode selon Pinvention; - la figure 5 : une vue d'un cornet sectoral selon l'invention; - la figure 6 : une vue rassemblant des profils de trois types de cornets rayonnants. La figure 4 représente un cornet rayonnant, vu en coupe longitudinale, selon l'invention. Ce cornet 8 est alimenté par un guide d'onde 9 et le profil de ses parois internes 10, selon une section longitudinale parallèle à l'axe de propagation A des ondes dans le cornet, a une pente qui décroît progressivement et continuement d'une valeur inférieure ou égale à 90 degrés à l'entrée 11 du cornet à une valeur tendant vers zéro à son ouverture 12.Ainsi, la variation rapide de pente du profil des parois internes a lieu dans une région oU seul le mode fondamental est propagatif, c'est-à-dire à son entrée 11 près du guide d'onde 9, et dans la région où les modes supérieurs sont susceptibles de se propager, les variations de pente sont suffisamment lentes pour que ces modes ne soient excités que très faiblement, ce qui permet d'obtenir une répartition de champ à phase quasi constante dans une bande de fréquences importante. Un tel cornet rayonnant monomode à profil du type "tulipe" peut être soit sectoraltdans le plan E ou le plan H soit de révoiution autour de l'axe de propagation (1!) des ondes. Dans le cas d'un cornet sectoral 17, comme le montre la figure 5, on peut ouvrir l'angle entre les deux parois 18 et 19 ayant un profil en tulipe dans le but d'augmenter la directivité dans le plan qui leur est perpendiculaire. La figure 6 représente les profils de trois cornets rayonnants 13, 14 et 15 tangents au niveau de l'ouverture rayonnante 16 rassemblés pour qu'on en saisisse mieux les différences. Le cornet 13 est alimenté par un guide d'onde 130 et a des génératrices rectilignes; il présente une longueur L3 ; les deux autres cornets 14 et 15 à génératrices non rectilignes ont même longueur L4 et sont alimentés également par un guide d'onde 20. Dans l'hypothèse où le champ est essentiellement monomode sur l'ouverture rayonnante 16, la structure du champ y est sensiblement la même dans les trois cas. 'On constate par conséquent l'inconvénient du cornet monomode rectiligne 13, qui réside dans son encombrement longitudinal. Le cornet 14 quant à lui présente les variations de pente les plus importantes dans une région où-les dimensions de la section droite du cornet sont suffisamment grandes pour que les modes supérieurs, engendrés par la variation rapide de la pente, soient propagatif s, créent des couplages entre eux et le mode fondamental, affectant alors la structure du champ électromagnétique sur l'ouverture 16. Cela entraîne des perturbations du diagramme de rayonnement du cornet donc une limitation sensible de la largeur de la bande de fréquences de fonctionnement. Ainsi, le cornet 15 en profil du type "tulipe" permet d'obtenir sur une ouverture de dimensions données, une répartition de champ à phase quasi constante dans une bande de fréquences large tout en présentant un encombrement longitudinal réduit par rapport au cornet classique. A titre d'exemple non limitatif de cornet sectoral dans le plan H, pour une hauteur L2 de guide d'alimentation égale à 23mm, la longueur L3 du cornet classique rectiligne 13 est égale à 385mm, tandis que celle L4 du cornet selon l'invention est égale à 196mm, l'ouverture rayonnante ayant une hauteur L1 = 109mm et la fré quence centrale de la bande de fonctionnement étant fo = 9185MHz. Dans cet exemple, le profil des parois internes du cornet suit une courbe qui est la superposition d'une fonction linéaire et d'une fonction exponentielle. Ainsi vient d'être décrit un cornet rayonnant monomode, pouvant être utilisé comme source primaire d'une antenne hyper fréquence de système radar ou télécommunications, présentant une bonne directivité, une bande de fréquences de fonctionnement relativement large, tout en étant d'un encombrement longitudinal réduit par rapport à un cornet monomode classique. REVENDICATIONS 1. Cornet rayonnant monomode fonctionnant dans le domaine des hyperfréquences et alimenté par un guide dtondes, caractérisé en ce que le profil de ses parois internes (10), selon une section longitudinale parallèle à l'axe de propagation (ss) des ondes dans le cornet (8), a une pente qui décroît progressivement et continuement d'une valeur inférieure ou égale à 90 degrés à I'entrée (11) du cornet à une valeur tendant vers zéro à son ouverture (12). 2. Cornet rayonnant monomode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est sectoral dans le plan du champ électrique E ou dans celui du champ électrique H. 3. Cornet rayonnant monomode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est de révolution autour de l'axe de propa galion ( des ondes dans le cornet (8). 4. Cornet rayonnant monomode selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux parois internes (18 et 19) ayant un profil selon la revendication 1 forment un angle non nul entre elles afin d'augmenter la directivité dans le plan qui leur est perpendiculaire.