Brevet FR2536214A1 — publié le 19840518

" Bifurcation de polarisation pour guides d'ondes électro- magnétiques ". L'invention concerne une bifurcation de polarisa- tion pour séparer deux ondes électromagnétiques polari- sées de façon rectiligne, constituée par une pièce tubu- laire se montant à l'extrémité d'un guide d'ondes et à laquelle sont raccordés deux guides d'ondes qui guident séparément les deux ondes électromagnétiques et présentent des dimensions de largeur différentes dans le plan de polarisation et dans le plan perpendiculaire à celui-ci, 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 tubu- laire, bifurcation de polarisation dans laquelle un élé- ment de court-circuit est disposé à l'intérieur de la pièce tubulaire entre les endroits o débouchent le pre- mier et le second guide d'ondes. Des bifurcations de polarisation de ce genre sont nécessaires, par exemple dans les sections de guides d'ondes d'antennes directionnelles, pour relier émetteur/ récepteur et antenne, convenant pour 1 'émission et la réception simultanées de deux ondes électromagnétiques qui sont polarisées perpendiculairement l'une à l'autre. Les antennes directionnelles alors utilisées servent à la transmission sans fil des ondes électromagnétiques d'un lieu à un autre C'est ainsi qu'elles sont instal- lées, par exemple, pour la radiodiffusion, les radio- satellites et le radiorepérage. Il serait alors possible en principe de guider les deux ondes séparément, par l'intermédiaire de deux guides d'ondes, de l'installation d'émission et de réception jusqu'à l'antenne, et inversement Cette dépense est cependant considérable, car les réflecteurs des antennes sont montés sur des poteaux qui présentent une hauteur allant jusqu'à 300 m En conséquence, on ne pose sur le poteau qu'un seul guide d'ondes, à section transversale ronde ou carrée, dans lequel les deux ondes polarisées perpendiculairement l'une à l'autre sont guidées en com- mun. Cela est valable également lorsque, entre l'instal- lation d'émission et de réception et le poteau de l'an- tenne, se présente une distance relativement longue, ou il n'y a pas à poser deux guides d'ondes séparés Aux extrémités du guide d'ondes par lequel passent les deux ondes, celles-ci sont menées chaque fois dans deux guides d'ondes séparés A cet effet, on a besoin de bifurcations de polarisation permettant de faire passer les deux ondes avec peu de réflexion. L'invention a pour but de créer une bifurcation de polarisation pour deux ondes électromagnétiques polari- sees perpendiculairement l'une à l'autre, qui est consti- tuée de façon très simple, permet un raccordement très simple des deux guides d'ondes et assure, sans grande dépense, une alimentation avec peu de réflexion. L'invention concerne à cet effet une bifurcation de polarisation du type indiqué dans le préambule qui est 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 une face frontale de celle-ci en fermant par une surface 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 constituée avec les moyens les plus simples Elle comporte uniquement la pièce tubulaire ainsi que les deux guides d'ondes se raccordant par -des moyens usuels à cette pièce tubulaire Etant donné que les deux guides d'ondes sont -raccordés à la pièce tubulaire avec des directions de polarisation décalées de 90 c 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 par- faitement découplées sans éléments supplémentaires. 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 tubulaire, il n'y a pas besoin non plus pour ce raccorde- ment d'élément de construction de transition, mais au contraire, on dispose d'un raccordement direct, et avec peu de réflexion, du second guide d'ondes; un minimum de réflexion peut alors être mis au point sans problème grâce à l'élément d'accord, de préférence réglable en position Il est possible d'utiliser éventuellement aussi, à cet effet, un diaphragme qui peut être disposé entre le second guide d'ondes et la pièce tubulaire. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexes représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue, tout à fait schématique, d'une section de guide d'ondes avec deux bifurcations de polarisation selon l'invention; la figure 2 montre la bifurcation de polarisation à échelle agrandie; la figure 3 montre la bifurcation de polarisation en vue prise après rotation de 900 par rapport à la figure 2. La référence 1 désigne un guide d'ondes électroma- gnétique, qui peut avoir une section transversale circu- laire ou carrée Ce guide d'ondes 1 sert à relier une installation d'émission et de réception à une antenne (celles-ci, dans le but de simplifier, ne sont pas repré- sentées) Il est, en conséquence, fixé de préférence à un poteau sur lequel est montée une antenne direction- nelle Ce guide d'ondes 1 doit guider en même temps deux ondes électromagnétiques polarisées de façon rectiligne, dont les directions de polarisation se situent perpendi- culairement l'une à l'autre A cet effet, il est prévu, à chacune des extrémités du guide d'ondes 1, une bifurca- tion de polarisation 2 ou 2 ' respectivement; ces deux bifurcations de polarisation sont constituées de façon identique et ressortent à échelle agrandie des figures 2 et 3 Entre le guide d'ondes-l et les bifurcations de polarisation 2, 2 ', il est éventuellement possible d'in- sérer encore des transitions. Aux bifurcations de polarisation 2 et 2 ', sont rac- cordés des guides d'ondes électromagnétiques 3 et 4 ou 3 ' et 4 ' respectivement, reliés, d'une part, à une ins- tallation d'émission et de réception et, d'autre part, à une antenne Etant donné que les bifurcations de polari- sation 2 et 2 ' sont identiques, il ne sera décrit, dans la suite, leur fonctionnement et leur structure plus pré- cise que pour la bifurcation de polarisation 2. La bifurcation de polarisation 2 est représentée, à échelle agrandie, aux figures 2 et 3 Elle est consti- tuée par une pièce tubulaire 5, qui peut avoir une section transversale circulaire ou carrée A une extré- mité de cette pièce tubulaire 5 est prévue une bride 6 pour y raccorder le guide d'ondes 1, tandis que l'autre extrémité est fermée par le guide d'ondes 4 Les guides d'ondes 3 et 4 présentent, dans la direction de polarisa- tion, d'une part et, dans la direction perpendiculaire à celle-ci, d'autre part, des dimensions de largeur dif- férentes 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 tubulai- re 5 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 pièce tubulaire 5 Il n'est toutefois pas raccordé à celle-ci par sa face frontale, mais par l'une de ses surfaces latérales les plus larges, à savoir à l'extrémité frontale de la pièce tubulaire 5 qui est située à l'opposé de la bride 6. Le guide d'ondes 4 se trouve par conséquent, en son point de raccordement à la pièce tubulaire 5, tourné de 900 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; à cet effet, il est possible d'utiliser, par exemple, une tôle de court-circuit 7 Celle-ci doit se trouver, de préférence, à une distance du milieu de la pièce tubulaire qui correspond à la moitié de la longueur d'onde moyenne (X 2 h) du guide d'ondes, rapportée à la zone de fréquence à 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 900 dans leur direction de polarisation, ainsi qu'il est indiqué par les flèches portées en figure 3 De cette manière, elles sont parfai- tement 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-meme Sur ou dans cette bifurcation de polarisation 2, il ne reste à prévoir que des éléments assurant un guidage des ondes exempt de réflexion et de perturbation. A cet effet, il peut être prévu, 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 rac- cordé, un élément de court-circuit 8 Cet élément de court-circuit peut être réalisé, par exemple, sous forme d'une tôle fixée dans la pièce tubulaire 5 Il est possi- ble aussi, d'insérer des broches au lieu d'une tôle Il est ainsi obtenu que l'onde alimentée par le guide d'ondes 3 ne peut se propager que dans la direction du guide d'ondes 1. Dans le guide d'ondes 4, est 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 prolongé 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'élé- ment d'accord 9 est conçu sous forme de vis, à l'aide de laquelle il est possible de régler facilement l'alimenta- tion avec peu de réflexion de l'onde par le guide 'i'ond Jes 4 Une fois l'accord obtenu, l'élément 9 est fixé dans sa position, de manière à ne pl-us 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, il est possible de disposer, en outre, entre le guide d'ondes 4 et la pièce tubulaire 5, un diaphragme , permettant de mettre au point plus facilement l'égali- sation avec peu de réflexion, en particulier pour une gamme de fréquences relativement étendue. La bifurcation de polarisation 2 peut être réalisée en raccordant dans toute la longueur les guides d'ondes 3 et 4 à la pièce tubulaire 5, comme le montre la figure 1 Il est cependant possible aussi de munir la pièce tubulaire 5, en conformité avec ce qui est représenté 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 raccordés les guides d'ondes proprement dits 3 et 4 Il en résulte l'avantage que l'élément de cons- truction représenté en figure 2 peut être-fabriqué, par exemple, sous forme de galvanoplastie d'une seule pièce et avec des dimensions très précises, ce qui permet d'améliorer encore l'alimentation avec peu de réflexion. La bifurcation de polarisation 2 convient en prin- cipe pour la transmission de deux ondes indépendantes l'une de l'autre, et cela en même temps dans une seule direction aussi bien que dans des directions opposées. R E V E N D I C A T I O H S 1 ) Bifurcation de polarisation pour séparer deux ondes électromagnétiques polarisées de façon rectiligne, constituée par une pièce tubulaire se montant à l'extré- miité d'un guide d'ondes et à laquelle sont raccordés deux guides d'ondes qui guident séparément, les deux ondes électromagnétiques et présentent des dimensions de lar- geur différentes dans le plan de polarisation et dans le plan perpendiculaire à celui-ci, 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 les endroits o débouchent le premier et le second guide d'ondes, caractérisée en ce que: le second 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 une face frontale de celle- ci 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 tubulaire ( 5), dans la zone de l'axe prolongé de cette pièce tubulaire ( 5), est monté au moins un élément d'a ccord ( 9), qui pénètre dans le guide d'ondes ( 4). ) 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). ) 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 4 ) Bifurcation de polarisation selon l'une quelcon- que 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 construc- tion qui présentent une longueur correspondant à celle de la pièce tubulaire ( 5) et qui sont munis à leurs ex- trémités libres de brides de raccordement ( 11, 12). ) Bifurcation de polarisation selon l'une quelcon- que 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. ) Bifurcation de polarisation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, 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 à la moitié de la longueur d'onde moyenne du guide d'ondes, rapportée à la zone de fré- quence à transmettre. ) Bifurcation de polarisation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les deux guides d'ondes ( 3, 4) présentent une section rectan- gulaire. ) Bifurcation de polarisation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les deux guides d'ondes ( 3, 4) présentent une section ellip- tique. ) Bifurcation de polarisation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la pièce tubulaire ( 5) présente une section circulaire. ) Bifurcation de polarisation selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la pièce tubulaire ( 5) présente une section carrée.