Brevet FR2541516A1 — publié le 19840824

Bifurcation de polarisation avec cônes d'alimentation ". L'invention concerne une bifurcation de polarisa- tion avec cône d'alimentation destinée à séparer deux ondes électromagnétiques polarisées de façon rectiligne, en vue de 1 ' "éclairement" d'une antenne directionnelle à réflecteur parabolique, et constituée par une pièce tubulaire qui, sur sa face située en regard du réflecteur, est pourvue du cône d'alimentation avec ouverture s'élar- gissant en direction du réflecteur, et à laquelle deux guides d'ondes guidant séparément les deux ondes électro- magnétiques, et présentant des dimensions de largeur dif- férentes dans le plan de polarisation et dans le plan perpendiculaire à celui-ci, sont raccordés de manière à être situés dans un plan l'un derrière l'autre par rap- port au réflecteur, et dont le premier dans le tracé de la pièce tubulaire, arrivant sur celle-ci par sa face frontale en direction radiale, est raccordé à cette pièce tubulaire de telle manière, que les faces les plus larges du guide d'ondes s'étendent dans la direction de l'axe de la pièce tubulaire, bifurcation de polarisation dans laquelle un élément de court-circuit est disposé à l'intérieur de la pièce tubulaire entre l'endroit o débouche le premier guide d'ondes et l'extrémité de la pièce tubulaire située à l'opposé du cône d'alimentation. Des antennes directionnelles servent à'la trans- miss Lon s 'as1 S O o,CI c Lieu È un autre Elles sont installees par exemple, pour la radiodiffusi n les radio-satellites et le radi orepprage et doivent avoir un rendement aussi élevé que possible. A cet effet, elles sont équipées d'excitateurs qui présen- tent pour les antennes un amortissement très poussé du lobe secondaire dans les directions perturbatrices, une bonne adaptation et un bon gain Ves excitateurs, équipés d'un cône d'alimentation, sont disposés dans le cas d'antennes paraboliques, au foyer, de telle sorte que la ligne d'alimentation raccordée il s'agit là le plus souvent d'un guide d'ondes électromagnétiques provoque un "obscurcissement", sous l'effet duquel les propriétés de rayonnement de l'antenne peuvent être influencées défavorablement. Cet inconvénient peut se produire, de façon renfor- cée lorsque l'antenne est utilisée pour deux ondes électromagnétiques séparées l'une de l'autre, et qui sont simultanément émises ou reçues, ou bien dont l'une est émise et l'autre reçue en même temps Pour des antennes de ce genre, on monte en circuit, en avant du cône d'ali- mentation, une bifurcation de polarisation, dans laquelle débouchent deux lignes d'alimentation qui guident séparé- ment les deux ondes, ce qui a pour effet, dans le cas d'un agencement défavorable de produire un "obscurcisse- ment" renforcé pour l'antenne. Avec la bifurcation de polarisation connue, qui est décrite dans le préambule, selon le brevet U S 3 864 688, on maintient l'obscurcissement" faible en rac- cordant les deux lignes d'alimentation, constituées sous forme de guides d'ondes, dans le même plan à la pièce tubulaire On peut ainsi les faire passer facilement l'une derrière l'autre dans un plan. A vrai dire, il résulte d'un raccordement de ce genre, l'inconvénient que pour la séparation des deux 41516 ondes électromagnétiques dans la pièce tubulaire, il faut engager une dépense considérable, avec une grande préci- sion de fabrication, étant donné que l'une des ondes doit être tournée de 900 avec peu de réflexion sans perturber l'autre onde Cela se produitdans le cas de ce dispositif connu par exemple avec des broches disposées dans la pièce tubulaire entre les points d'alimentation des deux guides d'ondes et décalées l'une par rapport à l'autre en direction périphérique, ou avec une bande de tôle tournée sur elle-même. L'invention a pour but de créer une bifurcation de polarisation pour deux ondes électromagnétiques, qui,- tout en-maintenant 1 ' "obscurcissement" de l'antenne aussi faible que possible, est constituée de façon très simple, permet un raccordement très simple des lignes d'alimenta- tion et ne nécessite pas de dépense supplémentaire pour la séparation des deux ondes. L'invention concerne, à cet effet, une bifurcation de polarisation du type indiqué dans le préambule - caractérisée en ce que: le second guide d'ondes, s'étendant parallèlement au premier guide d'ondes et en direction radiale par rap- port à la pièce tubulaire, est raccordé à cette pièce tubulaire à la face frontale de celle-ci qui est située à l'opposé du cône d'alimentation en fermant par une sur- face latérale de l'un de ses grands côtés, la pièce tubulaire, le second guide d'ondes est court-circuité à son extré- mité, et sur la surface latérale la plus large du second guide d'ondes qui est située à l'opposé de la pièce tubulaire, dans la zone de l'axe prolongé'de cette pièce tubulaire est monté au moins un élément d'accord, qui pénètre dans le guide d'ondes. Une bifurcation de polarisation de ce genre est 2541516. constitues avec les lonens les plus sinples -lle conporze uninql Jement la pièce tubulaire avec cône d'alimentation ainsi que les deux guides d'ondes seraccordant par des mo\ens usuels à cette pièce tubulaire Etant donné que les deux guides d'ondes sont raccordés à la pièce tubu- laire avec des directions de polarisation décalées de Q l'une de l'autre, les deux ondes se trouvent guidées directement à angle droit l'une par rapport à l'autre. De cette manière elles sont parfaitement découplées sans éléments supplémentaires qui, pour la construction connue, nécessitent une grande précision de fabrication. Etant donné que le second guide d'ondes, s'étendant parallèlement au premier guide d'ondes, est raccordé par sa surface latérale à la face frontale de la pièce tubu- laire, il n'y a pas besoin non plus pour ce raccordement d'élément de construction de transition mais, au contraire, on dispose d'un raccordement direct et avec peu de réfle- xion, du second guide d'ondes; un minimum de réflexion peut alors être mis au point sans problème grâce à l'élé- ment d'accord, de préférence réglable en position On peut utiliser éventuellement aussi, à cet effet, un diaphragme, qui peut ?être disposé entre le second guide d'ondes et la pièce tubulaire. Les deux guides d'ondes peuvent malgré le raccor- dement du second guide d'ondes à la face frontale de la pièce tubulaire être parallèles l'un à l'autre et se continuer en se trouvant placés l'un contre l'autre, de telle sorte que le très faible "obscurcissement" de l'antenne reste obtenu. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention dessins dans lesquels la figure 1 est une vue, tout à fait schématique, d'une antenne avec bifurcation de polarisation selon l'invention la figure 2 montre la bifurcation de polarisa- tion à échelle agrandie; la figure 3 montre la bifurcation de polarisation en vue prise après rotation de 900 par rapport à la figu- re 2. La référence l désigne le réflecteur d'une antenne parabolique, au foyer de laquelle est prévue une bifurca- tion de polarisation 2 la constitution de celle-ci ressort avec plus de précision des figures 2 et 3 A la bifurcation de polarisation sont raccordés deux guides d'ondes 3 et 4, qui sont fixés par leurs extrémités libres au réflecteur 1 et traversent celui-ci Aux extrémités qui ressortent du réflecteur 1, des guides d'ondes en continuation peuvent être raccordés. La bifurcation de polarisation 2 est représentée à échelle agrandie aux figures 2 et 3 Elle est constituée par une pièce tubulaire 5, qui peut avoir une section transversale circulaire ou carrée A une extrémité de cette pièce tubulaire 5 est monté un cone d'alimentation 6, tandis que l'autre extrémité est fermée par le guide d'ondes r 4 Les guides d'ondes 3 et 4 présentent dans la direction de polarisation, d'une part, et dans la direc- tion perpendiculaire à celle-ci, d'autre part, des dimen- sions de largeur différentes Ils ont, en conséquence, par exemple, une section transversale rectangulaire ou bien elliptique Dans l'exemple de réalisation représenté, les guides d'ondes 3 et 4 sont constitués avec une section rectangulaire. Le guide d'ondes 3 est raccordé à la pièce tubulaire de manière, en arrivant radialement sur celle-ci, à lui être fixé par sa face frontale, ses cotés les plus larges s'étendant alors en direction de l'axe de la pièce 5 Le guide d'ondes 4 s'étend parallèlement au guide d'ondes 3 et également en direction radiale par rapport à cette Z 541516 o o nce z:bul aire 5 El n' est toutefois nas racc 3rde à celle-ci par sa face frontale, mals par l'une de ses sur- faces latérales les plus larges, à savoir à l'extrémité frontale de la pièce tubulaire 5 qui est située à l'oppo- sé du cône d'alimentation 6. Le guide d'ondes 4 se trouve par conséquent en son point de raccordement à la pièce tubulaire 5, tourné de par rapport au guide d'ondes 3 IL ferme complètement l'extrémité de cette pièce tubulaire A son extrémité. le guide d'ondes 4 est, d'autre part, court-circuité; il peut être utilisé à cet effet, par exemple, une tble de court-circuit 7 Celle-ci doit se trouver, de préfé- rence à une distance du milieu de la pièce tubulaire 5 qui correspond à la moitié de la longueur d'onde moyenne () du guide d'ondes, rapportée à la zone de fréquence transmettre. Avec la disposition décrite des guides d'ondes 3 et 4 par rapport à la pièce tubulaire 5, les deux ondes électromagnétiques amenées séparément par l'intermédiaire des guides d'ondes se trouvent introduites dans la pièce tubulaire 5 en étant décalées de 90 dans leur direction de polarisation, ainsi qu'il est indiqué par les flèches marquées en figure 3 De cette manière, elles sont par- faitement découplées déjà lors de leur introduction, si bien qu'il n'y a plus besoin d'engager de dépense supplé- mentaire pour le découplage dans la bifurcation de pola- risation 2 elle-même Sur ou dans cette bifurcation de polarisation 2, il n'y a plus que des éléments assurant un guidage des ondes exempt de réflexion et de perturba- tion. A cet effet, il est possible de prévoir, entre le point d'alimentation du guide d'ondes 3 et L'extrémité de la pièce tubulaire 5 à laquelle le guide d'ondes 4 est raccordé, un élément de court-circuit 8 Cet élément de court-circuit peut être réalisé, par exemple, sous -7 forme de tôle fixée dans la pièce tubulaire 5 il est possible aussi, d'insérer des broches au lieu d'une t Zle. Il est ainsi obtenu que l'onde alimentée par le guide d'ondes 3 ne peut se propager que dans la direction du cône d'alimentation 6 - Dans le guide d'ondes 4, il a été monté, sur sa surface latérale la plus large située extérieurement, au moins un élément d'accord 9, qui se trouve placé dans la zone de l'axe prolo'ngé de la pièce tubulaire 5 et peut, de préférence, être réglé en position dans la direction de cet axe Dans l'exemple de réalisation représenté, l'élément d'accord 9 est conçu sous forme de vis, à l'aide de laquelle il est possible de régler facilement l'ali- mentation avec peu de réflexion de l'onde par le guide d'ondes 4 Une fois l'accord obtenu, l'élément 9 est fixé dans sa position, de manière à ne plus pouvoir être déplacé. A la place de l'unique élément d'accord 9 repré- senté aux dessins, on peut également disposer, dans la zone de l'axe prolongé de la pièce tubulaire 5, deux ou plusieurs éléments d'accord Il est possible aussi de mettre en place, dans le tracé de la pièce tubulaire 5, des éléments d'égalisation qui sont toutefois connus en eux- mêmes et, par conséquent, pour simplifier, n'ont pas été représentés En vue-d'obtenir une adaptation plus poussée,-on peut disposer, en outre, entre le guide d'ondes 4 et la pièce tubulaire 5, un diaphragme 10, permettant de mettre au point plus facilement l'égalisa- tion avec peu de réflexion, en particulier pour une gamme de fréquences relativement étendue. La bifurcation de polarisation 2 peut être réali- sée en raccordant dans toute la longueur à la pièce tubu- laire 5, sous forme de lignes d'alimentation, les guides d'ondes 3 et 4 que montre la figure 1 Il est cependant possible aussi de munir la pièce tubulaire 5, en confor- 2 541516 mité avec ce qui est represente en figure 2 d'une seule pièce, de raccordement de guides d'ondes relativement courts, présentant à leurs extrémités libres des brides de raccordement 11 et 12, auxquelles peuvent être raccor- dées les lignes d'alimentation proprement dites Il en résulte l'avantage que l'élément de construction repré- senté en figure 2 peut être fabriqué par exemple sous forme de galvanoplastie d'une seule pièce et avec des dimensions tres precises, ce qui permet d'améliorer en- core l'alimentation avec peu de réflexion. Les deux guides d'ondes 3 et 4 peuvent, ainsi qu'il est représenté en figure 1, etre disposés dans un plan l'un derrière l'autre, de telle sorte que 1 ' "obs- curcissement" de l'antenne est très faible Il est encore possible d'amoindrir davantage cet "obscurcissement" en faisant tourner de 90 le guide d'ondes 4 à son extré- mité de raccordement par bride, de telle sorte que les deux guides d'ondes en continuation se trouvent alors superposés par leurs petits cotés. La bifurcation de polarisation 2 a été décrite dans ce qui précède pour le cas dans lequel deux ondes doivent être simultanément émises, donc rayonnées par le réflec- teur 1 Elle convient cependant tout aussi bien pour la réception simultanée de deux ondes tournées de 90 dans leur direction de polarisation Cette bifurcation de polarisation peut être utilisée également pour l'émis- sion et la réception simultanées de chacune de ces ondes. R E V E M D I C A T I O H S ) Bifurcation de polarisation avec cône d'alimen- tation destinée à séparer deux ondes électromagnétiques polarisées de façon rectiligne, en vue de I' "éclaire- ment" d'une antenne directionnelle à réflecteur paraboli- que, et constituée par une pièce tubulaire qui, sur sa face située en regard du réflecteur, est pourvue du cône d'alimentation avec ouverture s'élargissant en direction du réflecteur, et à laquelle deux guides d' ondes guidant séparément les deux ondes électromagnétiques, et présen- tant des dimensions de largeur différentes dans le plan de polarisation et dans le plan perpendiculaire à celui-ci, sont raccordés de manière à être situés dans un plan l'un derrière l'autre par rapport au réflecteur, et dont le premier dans le tracé de la pièce tubulaire, arrivant sur celle-ci par sa face frontale en direction radiale, est raccordé à cette pièce tubulaire de telle manière, que les faces les plus larges du guide d'ondes s'étendent dans la direction de l'axe de la pièce tubulaire, bifur- cation de polarisation dans laquelle un élément de court- circuit est disposé à l'intérieur de la pièce tubulaire entre l'endroit o débouche le premier guide d'ondes et l'extrémité de la pièce tubulaire située à l'opposé du cône d'alimentation, caractérisée en ce que: le seconde guide d'ondes ( 4), s'étendant parallèlement au premier guide d'ondes ( 3) et en direction radiale par rapport à la pièce tubulaire ( 5) , est raccordé à cette pièce tubulaire ( 5) à la face frontale de celle- ci qui est située à l'opposé du cône d'alimentation ( 6), en fermant par une surface latérale de l'un de ses grands côtés, la pièce tubulaire ( 5), le second guide d'ondes ( 4) est court-circuité à son extrémité, et sur la surface latérale la plus large du second guide d'ondes ( 4) qui est située à l'opposé de la pièce L O tihblilre ( 5) dans la Zose de 'axe; rolonoj de:jtte pièce tubulaire ( 5) est monté au moins un element d'ac- cord ( 9) qui pénètre dans le guide d'ondes ( 4). 2 ) Bifurcation de polarisation selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que l'élément d'accord ( 9) peut être réglé en position dans la direction de l'axe de la pièce tubulaire ( 5). 3 ) Bifurcation de polarisation selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'un diaphragme ( 10) est disposé entre la pièce tubulaire ( 5) et le second guide d'ondes ( 4). 4 ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les guides d'ondes ( 3, 4) raccordés à la pièce tubulaire ( 5) sont réalisés sous forme de courts éléments de cons- truction qui présentent une longueur correspondant à celle de la pièce tubulaire ( 5) et qui sont munis à leurs extre- mités libres de brides de raccordement ( 11, 12). ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pièce tubulaire ( 5) et les éléments de construction des guides d'ondes sont réalisés d'une seule pièce. 6 ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'extrémité de raccordement du second guide d'ondes ( 4) est tournée de 90 par rapport à sa partie raccordée à la pièce tubulaire ( 5). 7 ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément de court-circuit ( 7) du second guide d'ondes ( 4) est éloigné de l'axe de la pièce tubulaire ( 5) d'une distance qui correspond S la moitié de la longueur d'onde moyenne du guide d'ondes, rapportée à la zone de fré- quence à transmettre. 8 ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications i à 7 caractérisée en ce que les deux guides d'ondes ( 3 4) présentent une section rectangulaire. ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications l à 7, caractérisée en-ce que les deux guides d'ondes ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications I à 9, caractérisée en ce que la pièce tubulaire ( 5) présente une section circulaire. ) Bifurcation de polarisation selon l'une quel- conque des revendications l à 9, caractérisée en ce que la pièce tubulaire ( 5) présente une section carrée.