Brevet FR2577719A1 — publié le 19860822

Duplexeur de polarisations La présente invention se rapporte à un dispositif permettant d'extraire ou d'exciter les deux composantes orthogonales du mode fonda- mental se propageant dans un guide d'ondes sans affecter les autres bandes de fréquences pouvant également s'y propager. En matière de duplexeur de polarisations, on connaît le duplexeur de type orthomode qui comporte un guide principal, dans l'axe duquel est placée une lame de court-circuit, et un autre guide, dit guide d'accès parallèle, orthogonal du premier et placé dans une position critique par rapport à cette lame de court-circuit. Ce dispositif très classique présente l'inconvénient d'être limité à l'utilisation d'une seule fré- quence ou bande de fréquences, étant donné que les autres fréquences ou bandes de fréquences ne peuvent pas se propager au-delà de ce dispositif. On connatt par ailleurs un dispositif de duplexage, tel que décrit dans la demande de brevet européen n 98192, qui comporte un guide prin- cipal transportant aussi bien la fréquence ou bande de fréquences à multiplexer que d'autres bandes de fréquences, en particulier une bande de fréquences supérieure, et deux guides d'accès orthogonaux au guide principal et orthogonaux entre eux qui sont couplés au guide principal par des fentes garnies de résonateurs. Dans ce mode de réalisation, les guides d'accès ne sont pas copla- naires et sont associés à des dispositifs de court-circuits placés dans le guide principal et qui sont constitués par des filtres quasi-opti- ques. L'utilisation de ces filtres quasi-optiques dans ce genre de dis- positif présente l'inconvénient de nécessiter une étude et une mise au point assez délicate. Par ailleurs, ce genre de filtre n'est pas un matériel qui puisse être directement embarqué sur un satellite. Par ailleurs, ce genre de dispositif utilise des résonateurs, placés à l'endroit de chacune des fentes de couplage, qui sont également des éléments de mise au point délicate et à caractère empirique et qui, du fait qu'ils sont susceptibles de se briser sous l'influence des vibra- tions, sont difficilement concevables pour la réalisation d'un matériel embarqué sur satellite. La présente invention concerne un dispositif tel que ci-dessus 2577 7 19 -2- défini qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs connus juqu'alors. En particulier, un tel dispositif est particulièrement bien adapté pour supporter les contraintes mécaniques nécessitées par un embarquement sur satellite et il permet par ailleurs, par mise en cascade de plusieurs dispositifs de ce type, de réaliser l'excitation ou l'extraction de plusieurs fréquences ou bandes de fréquences. L'invention se rapporte donc à un dispositif permettant d'extraire ou d'exciter les deux composantes orthogonales du mode fondamental pou- vant se propager dans un guide d'ondes à une fréquence ou bande de fréquences donnée. Un tel dispositif est du type comportant un guide principal, correspondant audit mode fondamental, et deux guides d'accès orthogonaux au guide principal et orthogonaux entre eux, lesdits guides d'accès étant, soit coplanaires, soit distants d'une demi-longueur d'onde dans le guide ou d'un multiple de cette demi-longueur d'onde, et il est caractérisé en ce que chacun des guides d'accès est couplé au guide principal par une simple fente résonnante ne comportant aucun autre élément, en ce que chacun desdits guides d'accès comporte un filtre destiné à sélectionner ladite fréquence ou bande de fréquences, ledit filtre étant construit de manière à ramener substantiellement sur ladite fente résonnante un court-circuit pour les fréquences extérieures à ladite fréquence ou bande de fréquences, et en ce que ledit guide prin- cipal comporte un dispositif de court-circuit situé, par rapport aux guides d'accès, du c8té opposé à l'élément rayonnant, ledit dispositif de court-circuit étant constitué par une transition, ou analogue, entre le guide principal et un guide de plus faibles dimensions transversales situé de manière contiguë audit guide principal. l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description sui- vante d'un exemple de réalisation, en référence à la figure unique annexée qui représente schématiquement, et en vue latérale, un dispo- sitif d'excitation et d'extraction des deux composantes orthogonales du mode fondamental se propageant dans un guide. Sur la figure, la référence 1 désigne ce que l'on conviendra d'appeler le guide principal, qui est dans cet exemple un guide circu- laire dont le mode fondamental correspond à la fréquence de 19 Gigahertz, par exemple. La partie amont du guide 1, à gauche sur la -3- figure, est connectée de manière non représentée, mais connue en soi, à un élément rayonnant tel qu'un cornet équipant une antenne embarquée sur un satellite de télécommunications. La partie aval du guide 1 se prolonge, par l'intermédiaire d'une transition conique 2, par un autre guide circulaire 3 dont le mode fondamental correspond à une fréquence supérieure à celle du guide 1, par exemple 28 Gigahertz pour fixer les idées. De manière connue en soi, la transition 2 est équivalente, pour le mode fondamental du guide 1, à un court-circuit situé dans un plan de court-circuit fictif 4. Bien évidemment, la transition 2 pourrait être abrupte au lieu de c8nique, ou pourrait être remplacée par un dispositif équivalent créant un plan fictif de court-circuit, tel qu'un dispositif à cavité(s). Conformément à l'invention, deux guides d'accès (5, 6) coplanaires dans l'exemple considéré, orthogonaux entre eux et orthogonaux au guide principal 1, rectangulaires dans cet exemple, et fonctionnant à la même fréquence que le guide principal 1, sont chacun couplés audit guide principal 1 par respectivement une fente résonnante (respectivement 7 et 8). Comme on le voit sur le dessin, chaque guide (5 ou 6) est connecté à la fente résonnante (7 ou 8) associée par l'intermédiaire d'un filtre (respectivement 9 et 10). Chaque filtre (9 ou 10) est, dans l'exemple considéré, un filtre passe-bas qui coupe toutes les fréquences supé- rieures à celle correspondant audit mode fondamental du guide 1, c'est-àdire 10 Gigahêrtz. Par ailleurs, ce filtre est classiquement dimensionné de manière à ramener substantiellement, sur la fente de couplage associée, 7 ou 8, un court-circuit pour toutes les fréquences supérieures à la fréquence considérée, de 19 Gigahertz dans notre exem- ple. Par exemple, on utilisera un filtre corrugué, bien répandu dans cette technique. - Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant: En provenance de l'aérien de réception arrivent par exemple, d'une part deux ondes de polarisations orthogonales à la fréquence de 19 Gigahertz et, d'autre part, deux ondes de polarisations orthogonales à la fréquence de 28 Gigahertz. Les ondes à la fréquence inférieure, c'est-à-dire 19 Gigahertz, se propagent dans le guide circulaire 1 selon 25777 19 - 4 - son mode fondamental et selon deux polarisations orthogonales. Par exem- pie, la première polarisation est située dans le plan de la figure et la seconde polarisation est perpendiculaire à ce plan. Au moment o ces ondes orthogonales à fréquence 19 Gigahertz arri- vent au niveau des deux fentes de couplage 7 et 8, une première partie de celles-ci est dérivée, par les fentes de couplage 7 et 8, vers les filtres 9 et 10 respectivement, et donc les guides d'accès 5 et 6 respec- tivement. Dans l'exemple considéré, l'onde de polarisation située dans le plan de la figure est partiellement dirigée vers le guide 6 à travers la fente résonnante 8 dimensionnée pour résonner à la fréquence consi- dérée de 19 Gigahertz. De même, l'onde de polarisation orthogonale au plan de la figure se dirige partiellement, de la même façon, vers le guide 5. La partie des deux ondes à fréquence 19 Gigahertz qui n'est pas dirigée vers les guides 5 et 6 continue à se propager dans le guide 1, puis dans la première partie de la transition 2, dans laquelle elle se réfléchit à l'endroit du plan de court-circuit 4, pour revenir vers les fentes de couplage 7 et 8 qui les dirigent alors vers les guides 5 et 6, comme expliqué précédemment. La partie de l'onde, d'ailleurs négligeable dans la pratique, qui n'est pas dirigée à ce moment-là vers les guides 5 et 6, est alors réfléchie vers l'élément rayonnant. Bien évidemment, la distance entre le plan de court-circuit 4 et les fentes rayonnantes 7 et 8 est ajustée classiquement de manière à ce qu'un maximum d'ondes réfléchies soit absorbé par les guides d'accès 5 et 6. Les deux ondes orthogonales dont la fréquence (28 Gigahertz) est supérieure à la fréquence du mode fondamental du guide 1 se propagent dans ce guide 1 sans être dérivées par les coupleurs 6 et 7, qui se présentent d'ailleurs, vis-à-vis de cette fréquence, comme des court- circuits, puis dans la transition 2, pour continuer leur route dans le guide 3 vers un éventuel second dispositif de séparation sembla- ble à celui qui vient d'être décrit. On remarquera avec intérêt que les ondes à fréquence supérieure (28 Gigahertz dans l'exemple considéré) se propagent dans le guide 1 sans être substantiellement affectées par la présence des fentes 7 et 8, 2577 7 1 9 -- 5 -- qui, du fait qu'elles forment court-circuit pour ces fréquences-là, n'ont pratiquement pas d'existence du point de vue électrique. Dans l'exemple considéré, les deux guides d'accès 5 et 6 sont coplanaires. Il est bien évident que le dispositif fonctionnerait de même si l'un des guides d'accès, 5 ou 6, était situé, en amont de l'autre, à une distance de celui-ci égale à une ou plusieurs fois la demi-longueur d'onde correspondant au mode fondamental du guide 1. Le dispositif qui vient d'être décrit est susceptible d'un certain nombre d'applications intéressantes. Par exemple, il est possible de coupler les entrées 11 et 12 des guides d'accès 5 et 6, c'est-à-dire les entrées situées à l'opposé des fentes de couplage 7 et 8, aux deux sorties d'un coupleur hybride 3dB. Ceci permet, dans le cas o l'on reçoit dans le guide principal 1 une onde à polarisation circulaire, d'obtenir à l'entrée opposée dudit coupleur la polarisation linéaire correspondante, et vice-versa dans le cas de l'émission. On a ainsi constitué un polariseur sans intervenir sur le guide principal 1. Ce même dispositif, envisagé uniquement à la réception, permet également d'obtenir un niveau de réception constant quelle que soit la direction de polarisation linéaire reçue. -6- REVENDICATIONS 1/ Dispositif permettant d'extraire ou d'exciter les deux composantes orthogonales du mode fondamental pouvant se propager dans un guide d'ondes à une fréquence ou bande de fréquences donnée, du type comportant un guide principal (1) correspondant audit mode fondamental, et deux guides d'accès (5, 6) orthogonaux au guide principal et orthogonaux entre eux, lesdits guides d'accès étant, soit coplanaires, soit distants d'une demi-longueur d'onde dans le guide ou d'un multiple de cette demi- longueur d'onde, caractérisé en ce que chacun des guides d'accès (5, 6) est couplé au guide principal (1) par une simple fente résonnante (7, 8) ne comportant aucun autre élément, en ce que chacun desdits guides d'accès (5, 6) comporte un filtre (9, 10) destiné à sélectionner ladite fréquence ou bande de fréquences, ledit filtre étant construit de manière à ramener substantiellement sur ladite fente réson- nante un court-circuit pour les fréquences extérieures à ladite fr6- quence ou bande de fréquences, et en ce que ledit guide principal (1) comporte un dispositif de court-circuit situé, par rapport aux guides d'accès, du c8té opposé à l'élément rayonnant, ledit dispositif de courtcircuit étant constitué par une transition (2), ou analogue, entre le guide principal (1) et un guide de plus faibles dimensions transver- sales (3) situé de manière contiguë audit guide principal. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un coupleur hybride ayant chacune de ses sorties couplée respec- tivement aux sorties (11, 12) desdits guides d'accès (5, 6).