Brevet FR2621422A1 — publié le 19890407

Excitateur dipôle pour antenne L'invention concerne un excitateur du type dipôle (en abrégé excitateur dipôle) pour une antenne à réflecteur parabolique destinée à la transmission d'ondes électromagnétiques, comprenant un conducteur coaxial rigide fixé par une extrémité au réflecteur, ledit conducteur coaxial comprenant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur entourant concentriquement le conducteur intérieur, un diélectrique étant placé entre les deux conducteurs, un dipôle relié de manière électriquement conductrice au conducteur extérieur étant disposé à l'extrémité libre du conducteur coaxial, sensiblement au foyer du réflecteur avec, au voisinage du dipôle, deux fentes axiales disposées diamétralement l'une par rapport à l'autre et pratiquées dans le conducteur extérieur, les conducteurs intérieur et extérieur étant, au voisinage des fentes, court-circuités par un secteur étroitement limité en direction circonférentielle, (voir le livre américain de S. SILVER: "Microware Antenna Theory and Design" 1949. Edition Mc Graw-Hill). Un tel excitateur est utilisé par exemple pour l'illumination d'antennes directionnelles à réflecteur parabolique pour liaison hertzienne, liaison par satellite ou radar. Pour l'illumination directe du réflecteur, il est disposé sensiblement à son foyer. "L'illumination" doit englober les deux directions de transmission des ondes électroma- gnétiques, donc aussi bien les ondes émises que les ondes reçues. Dans l'excitateur dipolaire de type connu selon le livre américain cité plus haut, le dip8le est constitué de deux barreaux qui s'écartent en direction radiale du conducteur extérieur de la ligne coaxiale. Grace au court-circuit entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur, la ligne est symétrique à son extrémité. Le dipôle peut, par cette mesure, et en coopération avec les fentes du conducteur extérieur, être excité en oscillations. Cet excitateur dipôle connu est limité à la transmission d'ondes électromagnétiques dans une bande de fréquence relativement étroite. On l'utilisera par exemple dans le domaine de 1,7 à 1,9 GHz, donc une largeur 2 6 2 1 4 2 2 2- de bande de 200 MHz. Si on élargit le domaine de fréquence, on obtient par superposition des ondes de retour, des réflexions si fortes qu'elles faussent les signaux transmis. Pour des domaines de fréquences différents, on doit construire des excitateurs dipôles différents et le cas échéant les tenir en stock. L'invention a pour but de définir un excitateur du type dipôle qui travaille sans perturbation dans une bande de fréquence notablement plus large. Ce but est atteint par un excitateur du type dipôle selon l'art décrit plus haut, caractérisé en ce que le dipôle comprend deux pièces métalliques plates disposées sur le conducteur extérieur parallèlement l'une à l'autre et aux extrémités d'un diamètre du conducteur extérieur, lesdites plaques ayant une épaisseur faible par rapport à leurs autres dimensions, les deux pièces métalliques étant disposées sur le conducteur extérieur de telle sorte que leur surface principale soit tangente au conducteur coaxial. Grâce à la présence de deux pièces métalliques plates dont la surface est placée sur le conducteur extérieur, on obtient un excitateur dipôle qui peut être utilisé pour une largeur de bande notablement plus grande que celle des excitateurs dipôles de l'art extérieur. Grâce aux deux pièces métalliques s'étendant essentiellement tangentiellement au conducteur coaxial et perpendiculairement à son axe, les ondes de réflexion de l'excitateur dipolaire restent si faibles dans un large domaine de fréquence que cet excitateur peut être utilisé dans ce domaine de fréquence sans altération du signal. L'excitateur dipôle travaille par exemple dans un domaine de fréquence de 1,7 GHz à 2,1 GHz sans perturbations. Cela correspondant à une largeur de bande de 400 MHz. Le nombre d'excitateurs dipôles pour un nombre donné de domaines de fréquence différents peut, grâce à la construction indiquée, être réduit de moitié au moins. Cela conduit à des avantages importants, non seulement dans la production des excitateurs dipôles, mais aussi pour la maintenance de l'installation. Dans un mode particulier de réalisation les pièces métalliques sont - 3 - en forme de disques. En variante, les pièces métalliques sont en forme de bandes. Avantageusement, à l'extrémité libre du conducteur coaxial est disposé un pot métallique entourant les pièces métalliques, ledit pot comportant sur son côté tourné vers le réflecteur, une ouverture circulaire. De préférence, l'ouverture du pot est fermée au moyen d'un anneau en matériau diélectrique. En variante, une plaque écran métallique est disposée à l'extrémité libre du conducteur coaxial. Des exemples de réalisation d'une antenne avec excitateur dipolaire selon l'invention sont décrits en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 représente schématiquement une antenne avec un excitateur dipôle selon l'invention, - la figure 2 est une vue agrandie en coupe longitudinale de l'excitateur dipôle, - les figures 3 et 4 sont des vues de côté de trois modes de réalisation différents de l'excitateur dipôle, la figure 5 est une vue de bout de l'excitateur dipôle, - la figure 6 est une section de l'excitateur dipôle, - la figure 7 représente l'excitateur dipôle complet, - la figure 8 est l'excitateur de la figure 7 selon une variante. La figure 1 représente le réflecteur parabolique d'une antenne placée sur une base 2 au moyen d'un support indiqué schématiquement, et auquel il est fixé. Un excitateur dipôle 3 est disposé sensiblement au foyer du réflecteur. L'excitateur dipôle se trouve à une extrémité d'une ligne coaxiale fixe 4 liée au réflecteur par son autre extrémité. Les figures 2 à 8 montrent plus en détail la réalisation de l'excitateur dipôle 3. Comme le montre la figure 6, la ligne 4 comprend un conducteur intérieur 5 entouré, à une certaine distance, par un conducteur extérieur 6. On peut maintenir l'écartement entre les deux conducteurs 262 1 422 ->4- par un matériau isolant. Les deux conducteurs peuvent être par exemple en cuivre, laiton ou aluminium. Le conducteur 4 sert à conduire les ondes électromagnétiques reçues ou émises par l'antenne. Ce conducteur est relié au réflecteur 1 par un conducteur 7. Le conducteur 6 comporte, au voisinage de son extrémité éloignée, des fentes 8 et 9 (voir figure 6) qui s'étendent parallèlement à l'axe du conducteur 6 et sont disposées diamétralement l'une par rapport à l'autre. A l'extérieur du conducteur extérieur 6 sont placées deux pièces métalliques planes 10 et 11, parallèles entre elles et dont la plus grande dimension est tangentielle au conducteur coaxial 4, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe du conducteur. Ces pièces sont placées aux extrémités d'un diamètre du conducteur extérieur et constituent ensemble le dipôle de l'excitateur du dipôle. L'épaisseur des pièces métalliques 10 et 11 est faible vis- à-vis des mesures de la plus grande dimension. Les pièces sont disposées face à face sur un diamètre du conducteur extérieur 6 et constituent ensemble le dipôle de l'excitateur dipôle. Les lignes médianes qui relient d'une part les fentes 8 et 9 et d'autre par, les pièces métalliques 10 et 11 sont disposées à angle droit selon la technique connue. Les pièces métalliques 10 et 11 peuvent, comme le montre la figure 3, être réalisées sous forme de disques circulaires. Mais elles peuvent aussi être réalisées selon des bandes dont la dimension principale, comme l'indique la figure 4, est perpendiculaire à l'axe du conducteur 4. Fondamentalement, la configuration géométrique des pièces métalliques 10 et 11 est libre. Elles doivent seulement avoir une épaisseur faible vis-à- vis de leur dimension principale et cette dimension principale, quelle que soit sa forme, doit être essentiellement tangente au conducteur extérieur. On peut les dimensionner selon le domaine de fréquence comme il est indiqué dans les deux exemples ci-après: EXEMPLE 1 Domaine de fréquence de 1,7 à 2,1 GHz. Les pièces métalliques 10 et 11 sont en forme de disque circulaire de diamètre environ 50 mm. L'épaisseur est de l'ordre de 1,5 mm. EXEMPLE 2 Domaine de fréquence 1,9 à 2,3 GHz. Les pièces métalliques 10 et 11 ont la forme d'un disque circulaire de diamètre voisin de 50 mm. L'épaisseur est de l'ordre de 0,5 mm. Le conducteur 4 est symétrique au voisinage des fentes 8 et 9 et donc au voisinage du dipôle. En outre, le conducteur intérieur 5 et le conducteur extérieur 6 sont, dans ce voisinage, court-circuités par un pont conducteur électrique 12. Pour améliorer encore le facteur de réflexion, l'extrémité du conducteur intérieur 5 est adapté selon la technique connue, par exemple par un élément de transformation. Pour éviter la propagation des ondes rayonnées par le dip8ôle dans la mauvaise direction, on peut disposer, à l'extrémité de la ligne 4, une plaque écran métallique 14 avec interposition d'une pièce métallique 13. La plaque écran 14 protège aussi partiellement l'excitateur contre la réception d'ondes dans la fausse direction. Pour améliorer encore l'effet d'écran, on peut disposer sur le dipôle, encore avec interposition de la pièce intercalaire métallique 13, un pot métallique 15, qui présente une ouverture du côté du réflecteur 1. Pour empêcher que la saleté ne parvienne dans le pot et pour éviter une éventuelle surpression sur le pot 15, celui-ci peut être fermé au moyen d'un anneau 16 en matériau diélectrique. 262 1 422 - 6 - REVENDICATIONS 1/ Excitateur du type dipôle pour une antenne à réflecteur parabolique, destinée à la transmission d'ondes électromagnétiques, comprenant un conducteur coaxial rigide fixé par une extrémité au réflecteur, ledit conducteur coaxial comprenant un conducteur intérieur et un conducteur extérieur entourant concentriquement le conducteur extérieur, un diélectrique étant disposé entre les deux conducteurs, un dipôle relié de manière électriquement conductrice au conducteur extérieur étant disposé à l'extrémité libre du conducteur, sensiblement au foyer du réflecteur, avec au voisinage du dipôle deux fentes axiales disposées diamétralement l'une par rapport à l'autre et pratiquées dans le conducteur extérieur, les conducteurs intérieur et extérieur étant, au voisinage des fentes, court-circuités par un secteur étroitement limité en direction circonférentielle, caractérisé en ce que le dipôle comprend deux pièces métalliques plates (10, 11) disposées sur le conducteur extérieur (6), parallèlement l'une à l'autre et aux extrémités d'un diamètre du conducteur extérieur, lesdites plaques ayant une épaisseur faible par rapport à leurs - autres dimensions, les deux pièces métalliques (10, 11) étant disposées sur le conducteur extérieur de telle sorte que leur surface principale soit tangente au conducteur coaxial. 2/ Excitateur du type dipôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces métalliques (10, 11) sont en forme de disques. 3/ Excitateur du type dipôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces métalliques (10, 11) sont en forme de bandes. 4/ Excitateur du type dipôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'extrémité libre du conducteur coaxial (4) est disposé un pot métallique (15) entourant les pièces métalliques (10, 11), ledit pot comportant sur son côté tourné vers le réflecteur (1), une ouverture circulaire. / Excitateur du type dipôle selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture du pot (15) est fermée au moyen d'un anneau (16) en matériau diélectrique. 6/ Excitateur du type dipôle selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'une plaque écran métallique (14) est disposée à l'extrémité libre du conducteur coaxial (4).