Brevet FR2640085A1 — publié le 19900608

CONVERTISSEUR POUR ANTENNES PLANES La présente invention concerne un convertisseur destiné à être utilisé avec des antennes planes. Le convertisseur du type dont il est question peut être utilisé efficacement dans le domaine de la réception des ondes hertziennes par satellite ainsi que des communications par satellite. Les antennes planes qui sont faciles à installer et peu coQteuses sont de plus en plus utilisées à la place des antennes paraboliques et divers types de convertisseurs pour antennes planes ont été proposés par voie de conséquence. Dans la Demande de Brevet Européen N' O 253 128, par exemple, on a proposé un convertisseur pour antennes planes dans lequel un rebord s'étend vers l'extérieur depuis un coin du corps du convertisseur, de manière à définir une partie d'entrée formant une structure de guide d'onde, et une sonde fait saillie du corps du convertisseur dans cette partie d'entrée. Alors que cette demande de brevet européen décrit une tentative de réduction de l'épaisseur de l'antenne plane, on n'y divulgue aucune idée susceptible de satisfaire pleinement une demande de minlmisation de l'épaisseur du convertisseur lui-même. En d'autres termes, l'invention, dans cette demande de brevet européen, réside dans une structure dans laquelle le rebord définissant la partie d'entrée se trouve sur la surface arrière, à l'un des coins du corps du convertisseur, de sorte que dans l'opération de minimisation de l'épaisseur, le problème est que l'épaisseur complète du convertisseur correspond à la somme totale de l'épaisseur du corps du convertisseur et de l'épaisseur du rebord. En outre, dans la Demande de Brevet Allemand P 36 23 904.6, on a proposé un convertisseur pour antennes planes qui comporte un rebord formant une structure de guide d'onde et qui est fixé à un coin du corps du convertisseur. Toutefois, ce convertisseur de la demande de brevet allemand ne suggère aucune idée efficace de réduction d'une façon suffisante de l'épaisseur du convertisseur. C'est pourquoi un objet de la présente invention est de fournir un convertisseur pour antennes planes qui permet d'obtenir une minimisation de l'épaisseur dans une mesure suffisamment satisfaisante ainsi qu'une réduction concomitante de l'espace nécessaire pour le montage du convertisseur. Selon la présente invention, on peut atteindre cet objectif à l'aide d'un convertisseur pour antennes planes qui peut être dispose sur une des faces de l'antenne plane et dans lequel un rebord définissant une partie d'entrée formant une structure de guide d'onde est prévu sur une paroi d'extrémité du corps du convertisseur et une sonde s'étendant vers l'extérieur depuis ledit corps pour effectuer une transformation de guide d'onde coaxial appelée "coaxial waveguide transform" dans la technique anglo-saxonne fait - saillie dans la partie d'entrée, caractérisé en ce que la sonde s'étend dans une direction dans laquelle s'étend une carte de circuit du corps du convertisseur et en ce que la partie d'entrée comporte une ouverture disposée parallèlement à ce plan. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront dans la. description donnée ci- après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure I est une vue de côté avec une partie en coupe d'un mode de réalisation du convertisseur pour antennes planes selon la présente invention; la figure 2 est une vue en plan de dessous du convertisseur représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective du convertisseur de la figure, i dans l'état monté sur une antenne plane; la figure 4 est une vue partielle en coupe d'un autre mode de réalisation du convertisseur selon la présente invention; la figure 5 est une vue partielle en coupe d'un autre mode de réalisation encore du convertisseur selon la présente invention; la figure 6 est une vue de côté agrandie d'une partie en coupe d'une sonde utilisée dans le convertisseur de la figure 5; la figure 7 est une vue partielle en coupe d'un autre mode de réalisation du convertisseur selon la présente invention dans une partie o une sonde est montée; la figure 8 est une vue de côté partielle montrant un autre mode de réalisation encore du convertisseur selon la présente invention, dans une partie o un connecteur est monte; la figure 9 est une vue de côté du connecteur de sortie utilisé dans le convertisseur de la figure 8; la figure 10 est une vue en plan du connecteur de sortie du convertisseur de la figure 8; les figures 11 et 12 sont des graphiques montrant l'atténuation dans la partie de sortie du convertisseur représenté sur la figure 8; la figure 13 est une vue expliquant la connexion du connecteur de sortie dans le convertisseur de la figure 8; et la figure 14 est une vue latérale en coupe du meilleur mode de réalisation du convertisseur selon la présente invention. En se référant aux figures 1 et 2, on voit qu'un convertisseur 10 pour antennes planes comprend une enveloppe 11 en métal comprenant un corps 12, d'une façon générale en forme de boite peu épaisse ouverte sur un de ses côtés, et un couvercle 13 pour fermer le côté ouvert du corps 12. A une partie d'extrémité, dans la direction -longitudinale dans le présent cas, le corps 12 comporte un rebord intégré 14 en forme de petite boite, ouverte sur le côté opposé au côté ouvert du corps 12, de manière à définir une partie d'entrée 15 formant une structure de guide d'onde. Sur la surface inférieure intérieure du corps 12 de l'enveloppe 11 est disposée une carte 16 de circuit formée au moyen d'un élément diélectrique, par exemple en "fibre de verre-Téflon" ou autre matière analogue, un dessin de circuit étant formé sur la carte 16 de circuit et une partie de circuit électronique 17, telle que des composants HEMT (transistors HEM) et analogues, est montée sur le dessin de circuit. Une sonde 18 s'étendant dans une direction dans laquelle un plan comprenant la carte 16 de circuit s'étend est connectée, à une de ses extrémités, au côté d'entrée du dessin de circuit au moyen, par exemple, d'une soudure et fait saillie, en traversant une paroi située à l'une des extrémités ou première extrémité du corps 12, dans la partie d'entrée pour réaliser une transformation de guide d'onde coaxial. Dans cette position, la sonde 18 est disposée coaxialement dans une tlge 19 de Téflon, de sorte que l'on peut positionner cette sonde 18 d'une façon extrêmement précise dans la paroi de première extrémité du corps 12 grâce à cette tige 19. Du fait que les caractéristiques de transformation de guide d'onde coaxial sont influencées par la position de la sonde 18, ce positionnement précis de la sonde 18 au moyen de la tige 19 de Téflon par rapport à la paroi de première extrémité du corps 12 permet de déterminer la position optimale de la sonde 18, grâce à quoi on peut réduire efficacement toute perte dans la transformation de guide d'onde coaxial afin de rendre stable cette transformation. Il est préférable, dans ce cas, de disposer la sonde 18 dans la partie d'entrée 15, de manière qu'elle se trouve à une distance X g/4 de la surface de paroi la plus intérieure de la partie d'entrée 15, afin d'améliorer le rendement de la transformation de guide d'onde coaxial. A la paroi de l'autre extrémité ou seconde extrémité de l'enveloppe 11, un connecteur de sortie 20 est fixé de manière à faire saillie de cette enveloppe 11, de préférence dans une disposition oblique par rapport à cette dernière sur le côté ouvert du corps 12, ce qui permet à un fil conducteur relié au côté de sortie du dessin de circuit de la carte 16 de circuit d'être accessible par le connecteur 20. Dans le convertisseur 10 pour antennes planes du mode de réalisation des figures i et 2, l'enveloppe 11 et son rebord 14 formant la partie d'entrée 15 de la structure de guide d'onde sont agencés de manière telle que la sonde 18.stétend depuis la carte 16 de circuit le long du plan comprenant cette carte 16 de circuit. En d'autres termes, l'enveloppe 11 et le rebord 14 sont disposés dans un seul et même plan, de sorte que le rebord 14 qui définit la partie d'entrée 15 ne constitue pas, en tant que moyen de guide d'onde, une cause d'accroissement de l'épaisseur totale du convertisseur 10. Par conséquent, le convertisseur 10 peut être compact au point de minimiser suffisamment l'épaisseur afin de préserver de manière notable l'espace de montage nécessaire pour le convertisseur, ce qui fait que, lorsque le convertisseur 10 est monté sur une antenne plane 21 telle que celle représentée sur la figure 3, les conditions spatiales relatives au montage de l'antenne plane avec le convertisseur, peuvent être efficacement atténuées. En se référant maintenant à la figure 4, on voit que l'on y a représenté un autre mode de réalisation du convertisseur selon la présente invention, dans lequel l'enveloppe 31 du convertisseur 30 est pourvue, à une paroi d'extrémité 34a, d'un rebord 34 à l'opposé d'une des parois ou première paroi d'extrémité d'un corps 32 muni d'un évidement 42, une vis de réglage 43 en métal étant insérée dans l'évidement 42 et une vis de réglage 43 en métal étant insérée dans l'évidement 42 et étant vissée dans la paroi d'extrémité 34a de manière à faire saillie dans une partie d'entrée 35 définie dans le rebord 34, de manière à se trouver en face d'une extrémité prolongée d'une sonde 38 faisant saillie dans la partie d'entree 35 en étant supportée par une tige 39 en Teflon et en se trouvant sensiblement en alignement avec la direction de prolongement de la sonde 38. On peut donc modifier le degré de pénétration de la vis 43 dans la partie d'entrée 35, c'est-à-dire la distance entre la sonde 38 et la vis de réglage 43 situées l'une en face de l'autre, de sorte que l'on peut adapter l'impédance d'entrée à la transformation de guide d'onde coaxial. Bien qu'une telle disposition de la vis de réglage 43 lui permettant d'être rapprochée et éloignée de la sonde 38 soit fonctionnellement préférable et que les axes de la sonde 38 et de la vis 43 soient disposés de façon sensiblement alignée l'un avec l'autre, on peut, dans une variante, disposer une pluralité de vis de réglage aux endroits appropriés dans la partie d'entrée 35 o ces vis peuvent influencer les caractéristiques de transformation de guide d'onde coaxial. I1 est également possible de faire passer directement la vis de réglage 43 à travers la paroi d'extrémité 34a du rebord sans augmenter l'épaisseur de cette paroi d'extrémité 34a ni former dans cette dernière l'évidement 42. Par contre, dans le cas o l'évidement 42 est formé, on peut remplir avec une matière d'étanchéité appropriée l'évidement 42 apres réglage de la vis 43. En outre, il est préférable de former la tige 39 de Téflon de manière qu'elle soit plus longue que la sonde 38, afin d'éviter que cette dernière soit directement contactée par la vis de réglage 43 lorsque l'on visse celle-ci à travers la paroi d'extrémité. Il convient de noter ici que la tige plus longue 39 en Téflon recouvre l'extrémité prolongée de la sonde 38 afin que, même si on visse exagérément la vis de réglage 43 dans la partie d'entrée 35, cette vis 43 ne puisse pas venir en contact avec la sonde 38 afin que cette dernière ne soit. pas finalement mise à la masse par l'intermédiaire du rebord 34 et du corps 32. Dans le présent mode de réalisation de la figure 4, les mêmes éléments constitutifs que ceux du mode de réalisation précédent des figures 1 et 2 portent les mêmes références numériques que celles utilisées sur ces figures 1 et 2, mais auxquelles on a ajouté 20, et on peut obtenir aussi avec un agencement et un fonctionnement autre que ceux décrits à propos du mode de réalisation des figures 1 et 2, une minimisation suffisante de l'épaisseur. Selon une des caractéristiques remarquables de la présente invention, on obtient à la paroi de première extrémité de l'enveloppeune une force de retenue accrue de la tige de Teflon renfermant la sonde. En se référant aux figures 5 et 6, on voit qu'une tige 59 de Téflon renfermant et retenant la sonde 58 dans le convertisseur de ce mode de réalisation a un diamètre reduit à une de ses parties d'extrémité ou première partie, tout en laissant subsister une pluralité de saillies annulaires 59a ou, en d'autres termes, on forme ces saillies 59a en pratiquant une pluralité de rainures annulaires dans la première partie d'extrémité de la tige. A ce sujet, une telle tige de Téflon ne comportant pas de saillies ni de rainures, comme c'est le cas dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, et ayant un diamètre relativement plus grand que celui d'un trou traversant la paroi de première extrémité de l'enveloppe, a pour conséquence que la tige, poussée dans le trou, se trouve soumise à une force agissant sur cette tige, de manière à la faire sortir du trou, de sorte qu'elle ne peut pas être retenue en position de façon stable alors que si le diamètre de la tige est relativement plus petit que le trou, il se produit un mouvement irrégulier de la tige par rapport au corps de l'enveloppe, de sorte que l'on ne peut plus obtenir la position extrêmement précise avec le risque qu'il se produise une détérioration de la fonction de fermeture étanche de la tige. Ici, dans le présent mode de réalisation, la partie de première extrémité de la tige 59 de Téflon qui renferme la sonde 58 et que l'on introduit dans le trou 59b de la paroi de première extrémité du corps 52 est contrainte de venir en contact avec la paroi périphérique de ce trou 59b uniquement à l'endroit des saillies annulaires '59a, ce qui fait que, même quand le diamètre de la tige 59 ou des saillies annulaires 59a est plus grand que celui du trou 59b, la force agissant sur la tige 59 pour la faire sortir du trou peut être réduite de façon notable. La tige 59 de Téflon se trouve ainsi maintenue de façon stable et serrée dans le trou 59b, ce qui permet à la sonde 58 maintenue par la tige 59 d'être positionnée de façon extrêmement précise. -Cette disposition est également efficace pour obtenir le même fonctionnement que celui décrit ci-dessus même lorsque, comme représenté en figure 7, une sonde 58A est montée sur le corps 52A d'enveloppe perpendiculairement à la carte 56A de circuit. En outre, dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, la tige 59 de Téflon peut comporter, à un bord d'extrémité, une saillie annulaire destinée à venir en contact avec le bord périphérique du trou 59b afin de mieux empêcher la tige 59 de s'échapper du trou. Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, les mêmes éléments constitutifs que ceux du mode de réalisation des figures 1 et 2 portent les mêmes références numériques que celles utilisées sur les figures 1 et 2 mais auxquelles on a ajouté 40, et on peut obtenir aussi avec un agencement et un fonctionnement autres que ceux déjà décrits dans les figures 1 et 2, une minimisation suffisante d'épaisseur du convertisseur. Selon une autre caractéristique remarquable de la présente invention, on a réalisé un agencement efficace pour améliorer de façon remarquable toute inadaptation- d'impédance de la partie connecteur de sortie pour éliminer l'atténuation. En se référant aux figures 8 à 10, on voit qu'un convertisseur 70. dans ce mode de reallsatlon, a une forme inclinée à la paroi d'extrémite d'un corps 72 d'une enveloppe 71 autre que la paroi d'extrémlte comportant le rebord définissant la partie d'entree dans les modes de réalisation précédents et qu'un connecteur de sortie 80 est fixé à cette paroi d'extrémité inclinée, par exemple par vissage, de manière que ce connecteur 80 soit dirigé obliquement vers le haut sur la figure 8 en s'éloignant du plan comprenant la carte 76 de circuit se trouvant à l'intérieur du corps 72 de la façon que l'on a partiellement décrite à propos du mode de réalisation des figures 1 et 2, un fil conducteur souple 84 étant relié à une extrémité par soudure ou autre fixation analogue au côté de sortie du dessin de circuit forme sur la carte 76 et ce fil conducteur 84 s'étendant à travers un trou 85 de la paroi d'extrémité inclinée du corps 72 puis à travers le trou axial 86 du connecteur de sortie 80 jusqu'à l'extérieur. Dans le présent cas, il est préférable que le trou 85 du corps et le trou axial 86 du connecteur de sortie ait sensiblement le même diamètre qui est légèrement plus grand que le diamètre du fil conducteur 84 tout en maintenant la longueur de ce fil conducteur la plus courte possible, c'est-à-dire l'étendue minimale requise pour contribuer à l'élimination de toute perte. Selon l'agencement du présent mode de réalisation, le fil conducteur 84 relié au côté de sortie du dessin de circuit s'étend a travers le trou de pénétration 85 du corps de l'enveloppe et le trou axial 86 du connecteur de sortie jusqu'à l'extérieur essentiellement sur la distance la plus courte, et il est possible de stabiliser la'position que prend le fil conducteur 84. On a donc constaté qu'aucune inadaptation notable ne se produit dans l'impédance de sortie, même quand, par exemple, le connecteur de sortie 80 est fixé obliquement par rapport à l'enveloppe, comme dans le cas ci-dessus, et que l'atténuation dans la partie de sortie peut être réduite dans une grande mesure. A ce sujet, on a mesuré l'atténuation dans le cas de l'utilisation d'un fil conducteur 84 ayant un diamètre extérieur de 1,2 mm avec les deux trous 85 et 86 dont le diamètre a été modifié de 1,5 mm à 4,0 mm et on a obtenu les résultats représentés par la courbe M pour le diamètre de trous de 1,5 mm et par la courbe L pour le diamètre de trous de 4,0 mm. On comprendra ici qu'il est possible de réduire l'atténuation de la partie de sortie de façon plus efficace en modifiant le diamètre des trous, de manière qu'il se rapproche du diamètre du fil conducteur. On a également mesuré l'atténuation dans la partie de sortie en modifiant la longueur du fil conducteur 84. de la valeur minimale requise en tant que valeur de reférence jusqu'à trois longueurs différentes- par addition de 2 mm, 4 mm et 6 mm successivement et on a obtenu les courbes R, Q. P et O de la figure 12, la courbe R étant relative à la longueur minimale requise, la courbe Q à celle correspondant à l'augmentation de 2 mm, la courbe P à celle correspondant à l'augmentation de 4 mm et la courbe O à celle correspondant à l'augmentation de 6 mm, eu égard à quoi on a également constate qu'il est possible de réduire d'autant plus l'atténuation dans la partie de sortie que la longueur du fil conducteur 84 se rapproche de la valeur minimale requise. En outre, dans le présent mode de réalisation, le fil conducteur souple 84 permet de raccorder le connecteur de sortie 80 fixé obliquement sur l'enveloppe 71 à un connecteur de câble sans augmentation notable de l'atténuation dans la partie de sortie. Par conséquent, comme on peut le voir sur la figure 13, on peut accoupler le connecteur 87 de cable au connecteur de sortie du convertisseur 70 sensiblement dans une direction verticale quand l'antenne plane 81 supportant le convertisseur 70 est installée sur le toit incliné d'une maison ou d'un immeuble ou autres constructions analogues, ce qui fait que la disposition adoptée est efficace pour rendre excellentes les possibilités d'installation. Dans le mode de réalisation des figures 8 à 10, les mêmes éléments constitutifs que ceux du mode 'c réalisation des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références numériques que celles de ces figures 1 et 2, mais auxquelles on a ajouté 60, et on peut obtenir aussi avec un agencement et un fonctionnement autre que ceux des figures 1 et 2, une minimisation suffisante de l'épaisseur. En se référant enfin à la figure 14, on voit que l'on y a représenté un convertisseur 90 réalisé selon la présente invention et destiné à être utilisé avec une antenne plane, les agencements décrits à propos des modes de réalisation respectifs des figures 1 et 2, de la figure 4 et des figures 8 à 10 étant utilisés dans ce convertisseur, l'agencement des figures 5 et 6 étant, en outre, utilisé de préférence. Sur la figure 14, les mêmes éléments constitutifs que ceux du mode de réalisation des - figures 1 et 2 et les mêmes éléments constitutifs que ceux du mode de réalisation des figures 8 à 10 sont désignés par les mêmes références numériques que celles utilisées sur les figures 1 et 2 et sur les figures 8 à , mais auxquelles on a ajouté 80 et 20, respectivement, et une minimisation d'épaisseur suffisante peut être atteinte avec le même agencement et le même fonctionnement que ceux des modes de réalisation précédents. On comprendra facilement ici que d'autres éléments constitutifs que des HEMT 97a en tant qu'élément d'oscillation local 97b formant un moyen d'oscillation local, un résonateur diélectrique 97c et analogues sont prévus dans la carte 96 de circuit. REVENDICATIONS 1. Convertisseur (10;30;50;70;90} pour antennes planes, disposé sur une des faces de l'antenne plane et, dans lequel, un rebord (14;34;54;74;94) définissant une partie d'entrée (15;35;55;75;95) constituant une structure de guide d'onde est forme à une paroi d'extrémité d'un corps (12;32;52;72;92) de convertisseur, et une sonde (18;38;58;78;98) s'étendant hors du corps du convertisseur pour effectuer une transformation de guide d'onde coaxial fait saillie dans ladite partie d'entrée, caractérisé en ce que ladite sonde se prolonge dans une direction dans laquelle s'étend un plan comprenant une carte (16;56A;76) de circuit du corps du convertisseur et ladite partie d'entrée comporte une ouverture disposée parallèlement audit plan. 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde fait saillie dans la partie d'entrée et est supportée dans sa position en étant enfermée dans une tige (19;39;49;59;79;99) en Téflon. 3. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une vis de réglage (43) conductrice de l'électricité et montée dans ladite partie d'entrée pour permettre de modifier les caractéristiques de transformation de guide d'onde coaxial en coopération avec la sonde faisant saillie dans la partie d'entrée. 4. Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vis de réglage (43) est montée dans le rebord (14;34;54;74;94) de manière à se trouver en face de la sonde (18;38;58;78;98), faisant saillie dans la partie d'entrée, afin d'être rapprochée et éloignée de cette sonde. 5. Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige de Téflon fait saillie dans la partie d'entrée sur une distance plus grande que celle dont fait saillie la sonde. 6. Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une partie d'extrémité de la tige en Téflon traverse ladite paroi d'extrémité du corps du convertisseur et que son diamètre est réduit à cette partie d'extrémité tout en comportant au moins une saillie annulaire (59a) qui subsiste. 7. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par la fait qu'il comprend, en outre, un fil conducteur souple (84;104) connecté par une de ses extrémités à un côté de sortie du dessin de circuit et un connecteur (80;100) comportant un trou axial et monté sur l'autre paroi d'extrémité comportant un trou traversant, le fil conducteur s'étendant, à son autre extrémité, à travers ledit trou traversant de l'autre paroi d'extrémité et ledit trou axial du connecteur jusqu'à l'extérieur.