Brevet FR2600824A1 — publié le 19871231

Antennes à large bande pour hyperfréquences L'invention concerne une antenne à large bande pour hyperfréquences. Dans le domaine des hyperfréquences, il existe des bandes de fréquences normalisées, telles que la bande des 18-26 GHz. Pour l'émission et la réception des hyperfréquences, on utilise usuellement des antennes comportant un aérien parabolique. Certaines de ces antennes comportent, dans leur axe géométrique, un guide d'ondes pour transmettre les signaux en hyperfréquences du foyer de l'aérien au circuit de réception, et inversement du circuit d'émission au foyer de l'aérien. Le guide d'ondes est un tube rigide à section rectangulaire en général, de dimensions normalisées, qui a l'une de ses extrémités au voisinage du foyer, qui traverse l'aérien à son sommet, et qui se raccorde au circuit d'émission et/ou de réception au voisinage de ce sommet.L'un des avantages de ce guide d'ondes est qu'il peut être fixé au sommet de l'aérien, et que du fait de sa rigidité, il n'est pas nécessaire de prévoir des bracons pour maintenir son extrémité voisine du foyer. A l'extrémité du guide d'ondes, au foyer de l'aérien, les antennes de ce type comportent un élément supplémentaire tel qu'un cornet, un dipôle, des fentes, ou une cavité, cet élément jouant le rôle d'un réflecteur d'ondes entre le guide d'ondes et l'aérien. Cet élément réflecteur a une largeur de bande relativement étroite, de l'ordre de 1 GHz, qui est nettement inférieure a la bande passante du guide d'ondes. L'un des buts de l'invention est de proposer une antenne dont l'élément réflecteur ne limite pas la bande passante du guide d'ondes. Un autre but de l'invention est de proposer une antenne comportant un élément réflecteur particulièrement simple à réaliser et à mettre en oeuvre sur un guide d'ondes normalisé. L'invention a pour objet une antenne à large bande pour hyperfréquences, du type comportant un aérien parabolique et un guide d'ondes traversant l'aérien à son sommet, le guide d'ondes ayant une extrémité au voisinage du foyer de l'aérien parabolique, caracterisé en ce qu'elle comporte une cavite (3V, cylindrique, d'un diamètre sensiblement égal à la longueur d'onde moyenne, dans l'air, Xm transmise par le guide d'ondes , et placée à ladite extrémité du guide d'ondes avec son ouverture faisant face au guide d'ondes (2 > et à l'aérien . Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la cavité (3 > présente une gorge intérieure sur son bord libre (6 > , définissant une surface cylindrique intérieure (7) dans laquelle vient s'inscrire l'extrémité du guide d'ondes , et un épaulement (8) sur lequel vient buter le guide d'ondes; - la profondeur de la cavité est sensiblement égale au quart de son diamètre, c'est-àdire au quart de la longueur d'onde moyenne, dans l'air, Xm transmise par le guide d'ondes (2) ;; - la profondeur de la cavité (3) au-delà de l'extrémité du guide d'ondes est comprise entre 0,8 Xm/4 et 0,9 Xm/4 - la cavité (3 > est réalisée en métal ou en matériau composite plastique métallisé - la position de la cavité (3) par rapport à l'extrémité du guide d'ondes (2 > est réglable par déplacement longitudinal de la cavité sur le guide d'ondes, ou par réglage de la profondeur de la gorge à l'usinage. A titre d'exemple, on a représenté au dessin Figure 1 : une vue schématique en coupe axiale d'une antenne selon l'invention Figure 2 : une vue en coupe axiale d'une cavité utilisée comme élément réflecteur au bout d'un guide d'ondes dans une antenne selon l'invention Figure 3 :une vue de gauche de la figure 2. En se reportant à la figure 1, on voit que l'antenne selon l'invention se compose d'un aérien 1 parabolique, d'un guide d'ondes 2 traversant l'aérien 1 å son sommet, et d'un élément réflecteur 3. L'aérien 1 est de construction classique. Le guide d'ondes 2 est normalisé, de section rectangulaire, caractérisé par sa longueur d'onde moyenne, dans l'air, Xm qui correspond à sa diagonale. Il est en métal ou en matériau composite plastique, par exemple injecté, et métallise sous vide, de manière connue en elle-meme. A on extrémité située vers le sommet de l'aérien, le guide d'ondes 2 porte une bride 4 qui permet de le fixer rigidement à l'aérien 1 par l'extérieur de celuici. A son extrémité située au voisinage du foyer de l'aérien 1 parabolique, le guide d'ondes 2 porte une cavité 3 dont l'ouverture est tournée vers l'aérien (figure 2 > . Selon l'invention, cette cavité est de forme générale cylindrique, avec un fond 5 entièrement fermé. Son bord libre 6 est muni d'une gorge intérieure, présentant une surface cylindrique intérieure 7 et un épaulement annulaire 8. Le diamètre de la surface cylindrique intérieure 7 est égal à la diagonale extérieure du guide d'ondes, c'est-à-dire à Xm : de cette manière, le guide d'ondes 2 est inséré dans la gorge où il est maintenu. L'épaulement annulaire 8 sert de butée pour l'extrémité du guide d'ondes.La profondeur de la cavité 3, au-delà de l'extrémité du guide d'ondes 2, est de l'ordre de grandeur du quart de la longueur d'onde Xm du guide, et de préférence comprise entre 0,8 Xm/4 et 0,9 Xm/4. Le guide d'ondes rectangulaire se trouve inscrit dans la gorge intérieure, les ouvertures de la cavité 3 situées latéralement par rapport au guide d'ondes (figure 3) assurent le rayonnement de la cavité vers l'aérien dans le cas d'une antenne émettrice, et la réception dans la cavité dans le cas d'une antenne réceptrice. L'antenne selon l'invention assure la transmission de signaux d'émission ou de réception dansune large plage de fréquences-et notamment dans toute la bande de fréquences admises par le guide d'ondes, avec un taux d'ondes stationnaires très voisin de 1, et compris entre 1,5 et 1,1 entre 18 et 26 GNz par exemple. Cette antenne est de.réalisation mécanique très simple. La cavité, comme le guide d'ondes, peut être metallique ou en materiau composite plastique et métallisé en surface. La cavité a un diamètre sensiblement égal à Xm, longueur d'onde moyenne, dans l'air, transmise par le guide, et une profondeur sensiblement égale au quart de son diamètre, c'est-à- dire au quart de Xm. On peut régler la position de la cavité donnant le meilleur taux d'ondes stationnaires dans la gamme d'hyperfréquences utilisée, au moyen d'un réflectomètre. Ce réglage se fait par déplacement longitudinal de la cavité sur le guide d'ondes, à partir de la position en butée sur l'épaulement 8. Ce réglage dépend de la nature du matériau constitutif de la cavité. Il peut aussi être assuré par réglage de la profondeur de la gorge à l'usinage. Comme exemple pratique de réalisation, on peut utiliser un guide d'ondes de type WR42, fonctionnant en mode TE1O, dans la bande de fréquences de 18 à 26 GHz. Revendications 1. Antenne à large bande pour hyperfréquences, du type comportant un aérien parabolique et un guide d'ondes traversant l'aérien à son sommet1 le guide d'ondes ayant une extrémité au voisinage du foyer de l'aérien parabolique, caractérisé en ce qu'elle comporte une cavité , et placée à ladite extrémité du guide d'ondes et à l'aérien . 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce-que la cavité 3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la profondeur de la cavité (3) est sensiblement egale au quart de son diamètre, c'està-dire au quart de la longueur d'onde moyenne, dans l'air, Xm transmise par le guide d'ondes (2 > . 4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que la profondeur de la cavité (3) au-delà de l'extrémité du guide d'ondes (2) est comprise entre 0,8 Xm/4 et O,9 Xm/4. 5. Antenne selon la revendication 1 à 4, caractérisée en ce que la cavité (3) est réalisée en métal ou en matériau composite plastique métallisé. 6. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la position de la cavité (3) par rapport à l'extrémité du guide d'ondes (2 > est réglable par déplacement longitudinal de la cavité sur le guide d'ondes, ou par réglage de la profondeur de la gorge à l'usinage.