Brevet FR2572593A1 — publié le 19860502

"Dispositif d'excitation d'antenne pour au moins deux bandes de fréquences différentes" L'invention concerne un dispositif d'excitation d'antenne pour au moins deux bandes de fré- quences différentes, dispositif formé d'un composant, essentiellement tubulaire avec au moins deux dispositifs d'aiguillage de polarisation, sucessifs, auxquels sont reliés respectivement deux guides d'ondes, en ce qu'à chaque dispositif d'aiguillage de polarisation aboutissent deux ondes électromagnétiques polarisation orthogonale l'une par rapport à l'autre, parmi lesquels le premier dispositif d'aiguillage de polarisation présente des dimensions libres plus grandes pour la bande de fréquences faibles que pour le second dispositif d'aiguillage de polarisation. e15 eUn tel dispositif est décrit dans le brevet US-A 4 410 866. De tels dispositifs d'excitation d'antenne sont utilisés par exemple pour exciter des antennes directives à réflecteur parabolique pour une émission dirigée, une émission par satellite ou une loca- lisation d'émission. Ces antennes peuvent être utilisées pour l'excitation directe du réflecteur ou encore pour exciter celui-ci par l'intermédiaire d'un réflecteur auxi- liaire (antenne de type cassegrain). L'expression "exci- tation" englobe les deux directions de transmission des ondes électromagnétiques c'est-à-dire l'émission et la réception d'ondes. Les dispositifs d'aiguillage de pola- risation pour exciter des réflecteurs sont connus par exemple selon le brevet US-A 3 864 688. Ces dispositifs servent par exemple à découpler des ondes électromagnéti- ques fournies par deux guides d'ondes et qui ne se gênent pas réciproquement. Dans ce dispositif d'aiguillage à polarisation, connu, on utilise un tube cylindrique circu- laire dans lequel débouchent côte à côte deux guides d'ondes. Le découplage des deux ondes est obtenu par un certain nombre d'aiguilles décalées entre elles et par des bandes de tôle tournées et qui sont prévues dans le tube entre les parties de raccordement des deux guides d'ondes. On obtient ainsi une rotation de 90 d'une onde de sorte que les deux ondes sont orthogonales. La condi- tion d'un guidage sans parasite de deux ondes à polarisa- tion orthogonale de la même bande de fréquences peut se réaliser dans ce dispositif connu avec certains moyens. Le dispositif d'excitation décrit dans le préambule, selon le brevet US-A 4 410 866 pré- sente deux dispositifs d'aiguillage à polarisation, chacun de ces dispositifs étant conçu pour une bande de fréquences. Ce dispositif d'excitation d'antenne peut recevoir par exemple en même temps deux ondes orthogona- les de la bande de fréquences comprise entre 3,7 à 4,2 GHz appelée ciaprès bande "4 GHz" et deux ondes orthogonales de la bande de fréquences comprise entre ,925 à 6,425 GHz appelée ci-après bande "6 GHz". Dans le dispositif d'aiguillage de polarisation, tubulaire utilisé à cet effet, on a prévu pour la bande 4 GHz des filtres qui doivent fonctionner comme des moyens de court-circuit pour la bande 4 GHz pour éviter une exten- sion des ondes dans la mauvaise direction. Par contre, les ondes de la bande 6 GHz doivent traverser les filtres sans être gênées. L'intégration de tels filtres composés d'oxyde de beryllium et les filtres eux-mêmes se traduisent par un coût*important. En outre, ils nécessitent une fabrication de précision. Entre les deux dispositifs d'aiguillage à polarisation, il est en outre prévu une pièce transitoire, conique, qui prolonge le dispositif d'excitation d'antenne et l'allourdit. L'intégration dans une installation d'antenne devient de ce fait plus diffi- cile. En outre, cette pièce de transition exige une fabri- cation de précision pour n'avoir aucune réflexion parasite. La présente invention a pour but de créer un dispositif d'excitation d'antenne pour au moins deux bandes de fréquences dont la construction est plus simple par rapport à la construction connue. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'excitation d'antenne du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le premier dispositif d'aiguillage de polarisation pour la bande de fréquences basses, se compose d'une partie non circulaire raccordée directement au second dispositif d'aiguillage de polarisation, dont la section interne présente des dimensions différentes dans deux plans perpendiculaires, et d'une partie symétri- que, à section interne symétrique raccordée dans la direc- tion axiale, en ce que pour le premier dispositif d'-ai- guillage de polarisation, un guide d'ondes est raccordé à la partie non circulaire et l'autre guide d'ondes est raccordé à la partie symétrique respectivement dans des directions radiales, en ce que les dimensions libres de la partie non circulaire au moins dans le plan perpendi- culaire à la direction de polarisation de l'onde injectée dans cette partie sont supérieures aux dimensions libres du second dispositif d'aiguillage de polarisation et en ce que les dimensions libres de la partie symétrique sont supérieures à la plus petite dimension de--la partie non circulaire et sont au moins suffisamment grandes pour permettre l'extension de l'onde injectée en mode de base. Un tel dispositif d'excitation d'an- tenne ne se compose que des deux dispositifs d'aiguillage de polarisation reliés directement entre eux. Les parties de transition entre les deux dispositifs d'aiguillage à polarisation ne sont pas nécessaires et il ne faut aucun élément de court-circuit particulier dans le premier dis- positif d'aiguillage à polarisation, à travers lequel on pourrait supprimer un développement dans la mauvaise direction des ondes injectées dans ce dispositif d'aiguil- lage à polarisation. De ce fait, le dispositif d'excita- tion d'antenne est de construction simple et il est aussi court que possible dans la direction axiale. De ce fait, sa fabrication est non seulement simple et économique, mais son poids est également réduit par rapport à celui des réalisations connues, de sorte que son montage est plus simple. Des éléments de court-circuit particuliers qui sont toujours nécessaires dans les réalisations con- nues, ne le sont plus, car le premier dispositif d'ai- guillage à polarisation n'est pas intérieurement circu- laire au niveau de la zone de transition, de sorte que les ondes injectées dans cette partie non circulaire ne peuvent arriver dans le second dispositif d'aiguillage à polarisation. La même remarque s'applique aux ondes injec- tées dans la partie symétrique du premier dispositif ú'aiguillage à polarisation, ondes qui, du fait des for- mes de section différentes des deux parties de ce dispo- sitif d'aiguillage à polarisation, ne peuvent passer dans la partie non circulaire. - LUn exemple de réalisation de l'inven- tion sera décrit de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - - la figure 1 est une vue schématique d'une antenne et d'un dispositif d'excitation d'antenne selon l'invention. - la figure 2 est une vue à échelle agrandie du dispositif d'excitation d'antenne. - la figure 3 est une vue du disposi- tif d'excitation d'antenne de la figure 2 dans la direc- tion de la flèche A. - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2. Dans la suite de la description, pour simplifier l'exposé, on remplacera l'expression "dispositif d'excitation d'antenne" par l'expression en abrégé "dispositif d'excitation" et l'expression "disposi- tif d'aiguillage à polarisation " sera abrégée par "dis- positif d'aiguillage". La référence 1 désigne un réflecteur parabolique d'une installation d'antenne, fixé par exemple au sommet d'un mat. Un dispositif d'excitation 2 est prévu au foyer du réflecteur 1; ce dispositif d'excita- tion se compose des deux dispositifs d'aiguillage 3 et 4. Dans le dispositif d'aiguillage 3 débouchent deux guides d'ondes 5 et 6 et au niveau du dispositif d'aiguillage 4 débouchent deux guides d'ondes 7 et 8. Le dispositif d'excitation 2 peut avoir un orifice 9 allant en s'élar- gissant en direction du réflecteur 1. Le montage et la disposition des différentes pièces de l'installation d'antenne font partie de l'art antérieur. De ce fait, ces moyens ne seront pas détaillés. Le dispositif d'excitation 2 sert dans le présent exemple de réalisation selon la figure 1 à l'excitation directe du réflecteur 1. En prin- cipe, il est toutefois également possible d'utiliser.le dispositif d'excitation 2 pour une installation d'antenne ayant des réflecteurs secondaires. Les dispositifs d'aiguillage 3 et 4 sont réalisés de façon à pouvoir découpler deux ondes en quadrature dans la même bande de fréquences. Le dispositif d'aiguillage 3 est ainsi désigné comme premier dispositif d'aiguillage pour la bande 4 GHz. Les deux guides d'ondes et 6 débouchent radialement par rapport au dispositif d'aiguillage tubulaire 3. Les points de pénétration des deux guides d'ondes peuvent être décalés.dans la direction périphérique de 90 , ce qui garantit que les deux ondes injectées présentent des directions de polarisation en quatradure. Le dispositif d'aiguillage 4 ne pré- sente pas dans son volume intérieur de dimensions cons- tantes. Ce dispositif se subdivise en une partie symétri- que 10 et une partie non circulaire 1i; ces parties sont réalisées de façon que le dispositif 3 puisse être fabri- qué en une seule pièce. La subdivision est indiquée par la ligne en pointillés 12. La partie symétrique 10 peut avoir selon la vue de la figure 3, par exemple un perçage cylin- drique, ce qui se traduit par une section circulaire. La symétrie n'est toutefois assurée que si la partie 10 est polygonale notamment carrée. Le guide d'ondes 5 débouche dans la partie symétrique 10. La partie 11 non circulaire du dis- positif 3 présente dans son volume intérieur une section non circulaire de dimensions différentes dans deux direc- tions orthogonales. Une telle forme de section correspond par exemple suivant la figure 4 à un rectangle avec des petits côtés curvilignes bombés vers l'extérieur. Le volume intérieur de la partie non circulaire 11 pourrait également avoir une forme elliptique ou une forme exacte- ment rectangulaire. Les petits côtés pourraient également être courbés vers l'intérieur ou avoir un profil de forme quelconque. Le guide d'ondes 6 débouche dans la partie non circulaire 11. Les plans de polarisation des deux ondes injectées dans le dispositif 3 par les guides d'ondes 5 et 6 sont perpendiculaires. La forme de la section de la partie non circulaire 11 est choisie de façon qu'à la transition entre la partie symétrique 10 vers la partie non circulaire 11, les parties en saillie 13 et 14 soulignées par des points, fonctionnent comme court-circuits ou comme barrages pour l'onde injectée par le guide d'ondes 5. Ainsi, l'onde ne peut pas s'étendre en direction de la partie non circulaire 11 mais seulement dans la direction correcte à savoir vers le réflecteur 1. Le dispositif 3 ne nécessite de ce fait aucun élément de court-circuit supplémentaire. La partie symétrique 10 est réalisée de façon circulaire suivant le dessin. Son diamètre libre D doit dans chaque cas être supérieur à la dimension libre K de la partie non circulaire 11 pour obtenir des parties en saillie 13 et 14. Dans un mode de réalisation: préféren- tiel, le diamètre D est égal à la plus grande dimension G de la partie non circulaire 11. Il doit être au moins suffisamment grand pour que le mode de base dans lequel l'onde injectée dans l-a partie symétrique 10 puisse se développer (1,7 x D). - Le dispositif d'aiguillage 4 est réalisé comme second dispositif d'aiguillage pour le pas- sage de la bande 6 GHz. Dans ce cas, les points d'injec- tion des deux guides d'ondes 7 et 8 peuvent être décalés de 90 dans la direction périphérique. Le mode de réalisa- tion du dispositif d'aiguillage 4 est toutefois quelconque. C'est ainsi qu'il peut également comporter un élément de court-circuit 15 qui évite que l'onde injectée par le guide d'ondes 7 ne puisse se développer dans la mauvaise direction. I1 est toutefois également possible de décaler le point d'injection du guide d'ondes 8 vers la face frontale 16 qui serait par ailleurs fermée du dispositif d'aiguillage 4 de façon à pouvoir supprimer l'élément de court-circuit. Un tel dispositif d'aiguillage est par exemple décrit dans le document DE-OS 32 41 890. Le dispositif d'aiguillage 4 est relié directement au dispositif d'aiguillage 3. Comme ce dispositif à des dimensions plus petites que le dispositif 3, il en résulte un passage brutal au niveau de la zone de transition comme cela découle de la figure 4. Le second dispositif 4 présente par exemple un perçage circulaire 17 au point d'injection dans le premier dispositif 3 alors que la partie 11 non circulaire du premier dispositif d'aiguillage 3 est réalisée avec une forme sensiblement rectangulaire comme à la figure 4. La direction de pola- risation de l'onde injectée dans la partie non circulaire 11 est figurée par des flèches 18. Etant donné les formes et les dimensions différentes des sections des deux dispo- sitifs 3 et 4, cette onde ne peut pénétrer dans le second dispositif 4, car la surface en débordement, soulignée par des points fonctionne comme un barrage. Au niveau des orifices du dispositif d'excitation 2 auquel sont raccordés les guides d'ondes et 6, on peut prévoir des filtres habituels appartenant à l'état de la technique. Cela n'influence pas le restant de la structure du dispositif d'excitation 2. Dans l'exemple représenté, le disposi- tif d'excitation 2 correspond à deux bandes de fréquences. Par une extension correspondante, on peut également l'uti- liser pour trois bandes de fréquences et plus. Il suffit dans ce cas par exemple pour une troisième bande de fré- quences de ne prévoir qu'un autre dispositif d'aiguillage qui correspond au premier dispositif d'aiguillage 3. Le dispositif d'excitation 2 peut s'utiliser non seulement dans les deux bandes de fréquen- ces envisagées à savoir la bande 4 GHz et la bande 6 GHz mais il peut également en principe être utilisé pour cha- que combinaison de deux ou plus de deux bandes de fréquen- ces différentes. La description ci-dessus a été choisie comme si les ondes électromagnétiques étaient fournies par les guides d'ondes 5 à 8 et étaient émises par le réflecteur 1. Le dispositif d'excitation 2 présente toute- fois le même fonctionnement si les ondes électromagnéti- ques sont reçues par le réflecteur 1 et sont transmises par le dispositif d'excitation 2 vers les guides d'ondes 5 à 8. RE VE NDI CA T IO N S 1 ) Dispositif d'excitation d'antenne pour au moins deux bandes de fréquences différentes, dis- positif formé d'un composant essentiellement tubulaire avec au moins deux dispositifs d'aiguillage de polarisation, successifs, auxquels sont reliés respectivement deux guides d'ondes, en ce qu'à chaque dispositif d'aiguillage de polarisation aboutissent deux ondes électromagnétiques à polarisation orthogonale l'une par rapport à l'autre, parmi lesquels le premier dispositif d'aiguillage de polarisation présente des dimensions libres plus grandes pour la bande de fréquences faibles que pour le second dispositif d'ai- guillage de polarisation, dispositif d'excitation d'antenne caractérisé en ce que le premier dispositif d'aiguillage de polarisation (3) pour la bande de fréquences bassesse compose d'une partie (11) non circulaire raccordée direc- tement au second dispositif d'aiguillage de polarisation (4), dont la section interne présente des dimensions différentes dans deux plans perpendiculaires, et d'une partie (10), symétrique, à section interne symétrique, raccordée dans la direction axiale, en ce que pour le premier dispositif d'aiguillage de polarisation (3), un guide d'ondes (6) est raccordé à la partie non circulaire (11) et l'autre guide d'ondes (5) est raccordé à la partie symétrique (10) respectivement dans des directions radiales, en ce que les dimensions libres de la partie non circulaire (11) au moins dans le plan perpendiculaire à la direction de pola- risation de l'onde injectée dans cette partie sont supé- rieures aux dimensions libres de second dispositif d'ai- guillage de polarisation (4) et en ce que les dimensions libres de la partie symétrique (10) sont supérieures à la plus petite dimension de la partie non circulaire (11) et sont au moins suffisamment grandes pour permettre l'extension de l'onde injectée en mode de base. 2 ) Dispositif d'excitation d'antenne selon la revendieation 1, caractérisé en ce que la partie non circulaire (11) du premier dispositif d'aiguillage de polarisation (3) présente une section essentiellement rectangulaire avec des petits c6tés bombés vers l'exté- rieur. 3 ) Dispositif d'excitation d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie non cireulaire (11) du premier dispositif d'aiguillage de polarisation (3) présente une section elliptique. 4 ) Dispositif d'excitation d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie non circulaire (11) du premier dispositif d'aiguillage de polarisation (3) présente une section rectangulaire. ) Dispositif d'excitation d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que la partie symétrique (10) du premier dis- positif d'aiguillage de polarisation (3) présente une section circulaire. 6 ) Dispositif d'excitation d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que la partie symétrique (10) du premier dis- positif d'aiguillage de polarisation (3) présente une section polygonale. 7 ) Dispositif d'excitation d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce que les deux guides d'ondes (5, 6) sont rac- cordés au premier dispositif d'aiguillage de polarisation (3) suivant des directions décalées de 90 .