Brevet FR2555823A1 — publié le 19850531

BAS/PIR DISPOSITIF D'EXCITATION D'UNE FENTE NON EXCENTREE TAILLEE SUR LE GRAND COTE D'UN GUIDE D'ONDE ET ANTENNE A FENTES COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF. La présente invention concerne un dispositif d'excitation d'une fente non excentrée taillée sur le grand côté d'un guide d'onde et une antenne à fentes excitées par un tel dispositif. Dans une antenne à fentes, et plus particulièrement si elle est à balayage électronique, lorsqu'on taille une fente dans le grand côté d'un guide d'onde propageant un mode TEol, dans la plupart des cas la fente est excentrée par rapport à l'axe longitudinal dudit grand côté afin de couper les lignes de courant. N' étant pas disposée dans une zone équipotentielle, puisque l'axe du grand c6té est contenu dans le plan de symétrie de la configuration du champ électrique dans le guide, elle peut rayonner. C'est la solution adoptée par deux catégories d'antennes à fentes: - les antennes du premier type sont constituées de guides juxtaposés comportant sur leur grand côté des fentes excentrées. Cette technique a pour principal inconvénient de donner naissance, étant donné l'excentrement des fentes, à des lobes de niveau élevé dits lobes de réseau qui sont gênants dans une antenne à balayage électronique lorsque le faisceau est dépointé. De plus de telles antennes sont relativement encombrantes. - les antennes du, deuxième type sont constituées par des guides partiellement ou totalement remplis de diélectrique et dont le grand côté présente des fentes excentrées. Dans le cas de guides totalement remplis de diélectrique, la largeur du guide utilisé peut o Rest lacosat être réduite dans un rapport o úR est la constante OER diélectrique du matériau employé. Une telle antenne présente un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels l'existence de pertes importantes, des lobes de réseau dûs à l'excentrement des fentes et un fonctionnement très sensible à la température et aux vibrations étant donné les difficultés à maintenir un bon contact entre le diélectrique et le métal du guide. Il existe deux autres types d'antennes à fente: - les antennes constituées par des guides juxtaposés dont le petit côté présente des fentes centrées et inclinées. L'inconvénient d'une telle technique est de générer une onde en polarisation croisée; - les antennes constituées de guides juxtaposés comportant sur leur grand côté des fentes centrées et excitées par un pilier ou un iris résonnant. Cette technique présente deux inconvénrients: Une antenne de ce type est de réalisation délicate et les guides sont encombrants. La présente invention permet de remédier aux inconvénients précités et a pour objet une antenne à une ou plusieurs fentes centrées sur l'axe longitudinal du grand côté d'un guide. L'antenne à fentes, objet de la'présente invention, présente un diagramme de rayonnement optimisé par la suppression des lobes de réseau, un très bon rendement et de faibles pertes. L'antenne à fentes, selon l'invention, a un encombrement réduit, est facile à réaliser et peu coOteuse. Selon l'invention, le dispositif d'excitation d'une antenne cons- tituée par un guide d'onde rectangulaire dont le premier grand côté est percé de une ou plusieurs fentes le long de son axe de symétrie longitudinal, et dont le deuxième grand côté est muni en son milieu d'un redan portant un ruban métallique parallèle aux grands côtés du guide, est caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque fente une première et une deuxième dents métalliques de faible épaisseur qui ont une forme identique symétrique par rapport à un axe, les axes de symétrie des deux dents correspondant à une fente étant parallèles, et qui sont disposées côte à côte sur le bord du ruban métallique vis- à-vis de la fente à exciter. La présente invention sera mieux comprise à la.lecture de la description détaillée faite ci-après avec référence aux figures ci- annexées qui représentent: - Fig. 1A, une vue en perspective d'une antenne à fente selon l'invention. - Fig. lB une vue en perpective montrant un mode de réalisation du dispositif d'excitation de l'antenne de la figure IA; - Fig. IC une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation du dispositif d'excitation de l'antenne de la figure 1A; - Fig. 2 une vue du dessus d'une antenne à plusieurs fentes excitées par un dispositif selon la figure lB; et - Fig. 3 une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'une antenne à fente selon l'invention. L'antenne à fente se compose de façon connue d'un guide d'onde rectangulaire I dont un grand côté est percé de une ou plusieurs fentes allongées 2. Le guide d'onde 1 fonctionne dans une bande de fréquence dont la fréquence de coupure est désignée par Fc. Les mêmes références sont utilisées dans les différentes figures pour désigner des éléments identiques. Soit > g, la longueur d'onde guidée et,x O, la longueur d'onde dans l'air. La fente 2 fonctionnant à la résonance a une longueur de 0/2. Pour pouvoir rayonner, cette fente 2 ne doit pas se trouver dans une zone équipotentielle. Par conséquent, si elle est placée sur l'axe longitudinal 3 du grand côté du guide 1, il faut rendre la répartition du champ électrique dissymétrique au niveau de ladite fente 2 pour qu'elle puisse rayonner. Ceci peut être obtenu par différents moyens: Le premier de ces dispostifs d'excitation est représenté sur les figures 1A et lB qui montrent une vue en perspective complète et en coupe respec- tivement d'une antenne à fente selon l'invention. Dans ce mode de réalisation non-limitatif, la paroi intérieure du grand côté du guide qui fait face au côté présentant des fentes 2 est munie en son milieu d'un redan 4 portant un ruban métallique 5 parallèle aux grand côtés. Le dispositif d'excitation de la fente 2 est particulièrement visible sur la figure lB représentant l'antenne de la figure IA dont on aurait enlevé le grand côté à fentes. Le ruban métallique 5 présente sur un c8té longitudinal, au niveau de chaque fente 2 des discontinuités constituées de deux dents 6a et 6b de même forme, chacune des deux dents 6a, 6b est symétrique par rapport à un axe transversal D, D' parallèle aux grand côtés du guide 1. La distance entre les deux axes transversaux D et D' de symétrie du dispositif d'excitation de chaque fente est fixée à X g/4, > g étant la longueur d'onde guidée. La longueur des dents 6a et 6b fixe la conductance. Lorsque plusieurs fentes 2 ont été taillées sur l'axe longitudinal 3 du grand côté du guide d'onde 1, espacées au plus de 0,7 X o (de milieu à milieu) comme illustré sur la figure 2, afin d'éviter les lobes de réseau les dispositifs d'exci- tation de deux fentes successives, constitués chacun de deux dents 6a et 6b, sont situés de chaque côté longitudinal du ruban métallique en une disposition en quinconce. La forme des deux dents 6a et 6b constituant le dispositif d'excitation de chaque fente est variable avec toujours un axe de symétrie D, D'. Représentées avec une surface rectangulaire dans les figures lB et 2, elles peuvent être également trapézoïdales ou triangulaires par exemple. Pour un fonctionnement en bande X donc pour une fréquence de coupure de 6, 5 GHz en mode TEOI, le guide a une section rectangulaire de 15mm sur 10, 16mm. Les deux dents, rectangulaires par exemple, ont une longueur pouvant varier de 1 à 5mm suivant la valeur de la conductance désirée, une largeur constante égale à 2 mm et une épaisseur de lmm au plus. La conductance normalisée d'une fente, mesurée dans ces conditions est comprise entre 0,05 et 0,9. La conductance désirée peut être obtenue en ajustant de manière identique la longueur de chacune des deux dents 6a et 6b correspondant à la fente 2 concernée. La figure 1IC représente une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation du dispositif d'excitation d'une fente 2, les dents 6a et 6b sont disposées également sur un même côté longi- tudinal du ruban métallique 5 porté par le redan 4 mais perpendi- culairement aux grands côtés du guide d'onde 1. La disposition, les dimensions et la forme symétrique des dents 6a et 6b par rapport à un axe, les deux axes de symétrie D et D' des deux dents 6a et 6b correspondant à une même fente 2 étant distants de >g/4, remplissent les mêmes conditions que lorsqu'elles sont parallèles aux grands côtés du guide I (Fig. lB). Le ruban métallique 5 muni des dents 6a et 6b peut être usiné en même temps que le guide I et le redan 4. Dans ce cas les angles intérieurs à la base de dents rectangulaires sont légèrement arron- dis, mais sans que cela présente un inconvénient pour l'excitation des fentes 2. Le ruban métallique 5 muni des dents 6a et 6b peut être également réalisé séparément du guide d'onde 1 à redan 4. Il est alors fixé au redan 4 du guide, horizontalement par rapport aux grand côtés du guide par exemple par une technique dite de;'DIP BRAZING". On a ainsi réalisé une antenne à fentes présentant un diagram- me de rayonnement optimisé par la suppression des lobes de réseau, un excellent rendement, peu de pertes, un faible encombrement, un faible coût de production et un fonctionnement peu sensible aux variations de température et aux vibrations. La présente invention est applicable aux antennes à balayage électronique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'excitation d'une antenne constituée par un guide d'onde rectangulaire dont le premier grand côté est percé de une ou plusieurs fentes le long de son axe de symétrie longitudinal et dont le deuxième grand côté est muni en son milieu d'un redan portant un ruban métallique parallèle aux grands côtés du guide, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque fente (2), une première et une deuxième dents métalliques (6a, 6b) de faible épaisseur qui ont une forme identique symétrique par rapport à un axe (D et D' respec- tivement), les axes de symétrie (D, D') des deux dents (6a, 6b) correspondant à une fente étant parallèles, et qui sont disposées côte à côte sur le bord du ruban métallique (5) vis-à-vis de la fente (2) à exciter. - 2. Dispositif d'excitation d'une antenne à fentes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième axes de symétrie (D et D') des première et deuxième dents métalliques (6a et 6b) sont espacée de g/4,X g étant la longueur d'onde guidée. 3. Dispositif d'excitation selon Ja revendication I ou 2, carac- térisé en ce que les axes de symétrie (D, D') des première et deuxième dents métalliques (6a, 6b) correspondant à une fente (2) sont dans un plan parallèle aux grand côtés du guide (1). 4. Dispositif d'excitation d'une antenne à fentes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les axes de symétrie (D, D') des première et deuxième dents métalliques (6a, 6b) corres- pondant à une fente (2) sont dans un plan perpendiculaire aux grands côtés du guide (1). 5. Dispositif d'excitation d'une antenne à fentes, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne comportant au moins deux fentes (2), les ensembles de première et deuxième dents métalliques correspondant à deux fentes successives sont disposés en quinconce de part et d'autre du ruban métallique (5). 6. Antenne constituée par un guide d'onde rectangulaire dont un grand côté est percé, à des intervalles au plus égaux à 0,7 >%o le long de son axe de symétrie longitudinal, de une ou plusieures fentes de longueur Xo/2 o > o est la longueur d'onde dans l'air et dont le deuxième grand cóté est muni en son milieu d'un redan portant un ruban métallique parallèle aux grands côtés du guide, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'excitation selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5.