Brevet FR2682818A1 — publié le 19930423

La présente invention concerne d'une façon générale le domaine des guides d'ondes pour micro-ondes et ondes millimétriques L'invention propose une jonction entre un guide d'ondes rectangulaire et un guide d'ondes circulaire. Les guides d'ondes utilisés pour transmettre les micro- ondes ont soit une section rectangulaire, soit une section circulaire Dans divers systèmes, il est parfois nécessaire d'établir une jonction entre ces deux types de guides d'ondes. Un premier type de jonction entre un guide d'ondes circulaire et un guide d'ondes rectangulaire appartient à la catégorie dans laquelle la section transversale interne passe progressivement de la forme circulaire à la forme rectangulaire Cependant, des jonctions de ce type sont en général relativement longues (elles ont des longueurs typiques d'environ 25 à 65 mm pour la bande des ondes millimétriques) et ne conviennent donc pas à diverses applications dans lesquelles les composants doivent être tassés dans un petit volume De plus, ces jonctions nécessitent que le guide d'ondes rectangulaire et le guide d'ondes circulaire soient co-directionnels. Un autre type de jonction entre un guide d'ondes circulaire et un guide d'ondes rectangulaire appartient à la catégorie dans laquelle le guide d'ondes rectangulaire débouche dans le guide d'ondes circulaire au milieu de ce dernier de manière que son grand côté soit parallèle à l'axe longitudinal du guide circulaire Dans une telle jonction, une seule polarité d'ondes sera transmise du guide d'ondes circulaire au guide d'ondes rectangulaire et par conséquent cette jonction est utile comme sélecteur de polarité De plus, un agencement comportant deux jonctions de ce type à angle droit l'une par rapport à l'autre peut servir d'additionneur ou de séparateur d'ondes de polarités différentes. Actuellement, on ne dispose d'aucune jonction pour accoupler un guide d'ondes circulaire à un guide d'ondes rectangulaire qui soit de petites dimensions et qui transmette l'énergie entre les deux guides d'ondes avec un rendement élevé. Les guides d'ondes peuvent fonctionner essentiellement suivant deux modes de transmission: les modes TE dans lesquels le champ électrique ne comporte qu'une composante transversale et les modes TM dans lesquels le champ magnétique ne comporte qu'une composante transversale. La présente invention concerne uniquement les guides d'ondes fonctionnant selon les modes de transmission fondamentaux ou quelques modes de rang plus élevé TE. Un objet de la présnte invention vise à proposer une jonction entre un guide d'ondes circulaire et un guide d'ondes rectangulaire fonctionnant tous deux en modes TE, qui a de faibles dimensions et qui transmet l'énergie entre les deux guides d'ondes avec un rendement élevé. Le mode de fonctionnement le plus courant d'un guide d'ondes rectangulaire est le mode TEIO et le mode de fonctionnement le plus courant d'un guide d'ondes circulaire est le mode TE 11 L'explication de ces deux modes de fonctionnement sort du cadre de ce descriptif mais elle est sans aucun doute claire pour le spécialiste. Un objet particulier de la présente invention est donc de proposer une jonction entre un guide d'ondes rectangulaire fonctionnant en mode TE 10 et un guide d'ondes circulaire fonctionnant en mode TE 11. Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif d'accouplement entre un guide d'ondes circulaire et un guide d'ondes rectangulaire comprenant la jonction ci-dessus. La présente invention propose une jonction entre un guide d'ondes rectangulaire et un guide d'ondes circulaire fonctionnant tous les deux en modes de transmission TE, le guide d'ondes rectangulaire ayant des grands côtés A et des côtés étroits B, l'un des côtés A ayant sur son axe une ouverture circulaire d'un diamètre égal ou inférieur au diamètre du guide d'ondes circulaire et le second des côtés A est équipé d'un élément effilé, de préférence essentiellement disymétrique, à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire en face de ladite ouverture circulaire, une extrémité dudit guide d'ondes circulaire étant montée autour de ladite ouverture. Pour réaliser un couplage entre un mode de transmission TE 10 rectangulaire et un mode de transmission TE,1 circulaire, l'ouverture circulaire doit être à une distance d'un plan de référence de court-circuit à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire égale à environ un quart de longueur d'ondes sur la fréquence centrale de la plage de fonctionnement souhaitée des guides d'ondes Le plan de référence de court-circuit mentionné ci-dessus peut être la paroi d'extrémité du guide d'ondes ou peut être un plan de référence virtuel induit dans le guide d'ondes par un élément réflecteur (habituellement conducteur), monté à l'extrémité dudit guide d'ondes rectangulaire. Le diamètre de l'ouverture circulaire dépend dans une large mesure de la fréquence des ondes électro-magnétiques et il est déterminé par des considérations techniques classiques connues en elles-mêmes. La présente invention propose en outre un dispositif pour créer un couplage entre un guide d'ondes rectangulaire et un guide d'ondes circulaire comprenant la jonction ci- dessus. Dans ce qui suit, l'invention sera parfois décrite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'une jonction selon la présente invention; la figure 2 représente une vue de dessus d'un dispositif de couplage selon l'invention; les figures 3 et 4 sont des vues prises dans les directions des flèches III et IV de la figure 2, respectivement; et la figure 5 est une coupe transversale passant par la ligne V-V de la figure 2. Dans ce qui suit, l'invention va être illustrée en référence à certaines formes de réalisation non limitatives représentées sur les dessins annexés Le spécialiste appréciera sans aucun doute que différentes autres formes de réalisation peuvent être envisagées étant entendu qu'elles entrent toutes dans le cadre de l'invention ou qu'elles sont définies ici. On va d'abord considérer la figure 1 qui est une représentation schématique d'une jonction selon la présente invention entre un guide d'ondes rectangulaire et un guide d'ondes circulaire Un guide d'ondes rectangulaire 10 ayant des côtés larges et des côtés étroits comporte une ouverture circulaire il sur l'un des côtés large 12 à proximité de la paroi d'extrémité 13 L'extrémité d'un guide d'ondes circulaire 14 est montée autour de l'ouverture 11. Sur la face intérieure de l'autre côté large 16, face à l'ouverture circulaire 11, se trouve un élément effilé 17 qui, dans cette forme particulière de réalisation, a une forme conique disymétrique Il faut toutefois préciser que l'élément effilé 17 peut aussi avoir d'autres formes diverses, par exemple il peut avoir une forme en coupe transversale à double concavité, une forme en dôme effilé et analogues. Pour que la jonction transmette des ondes entre un mode de transmission TE 10 dans le guide d'ondes rectangulaire et un mode de transmission TE 11 dans le guide d'ondes circulaire, la distance entre le centre de l'ouverture circulaire il et la paroi d'extrémité 13 devrait être égale à un quart de la longueur d'onde de la fréquence centrale de la plage de fonctionnement Cependant, pour obtenir la transmission optimale entre les deux guides d'ondes, le réglage de la distance ci-dessus devrait être effectué expérimentalement Il faut aussi préciser qu'au lieu d'être à une distance sensiblement égale au quart de la longueur d'ondes sur la fréquence de commande (lambda/4) de la paroi d'extrémité, le centre de l'ouverture circulaire pourrait aussi être situé à environ lamba/4 d'un plan de référence de court-circuit virtuel, par exemple un plan formé à une distance équivalente à celle d'une longueur d'ondes entière de la paroi d'extrémité Un autre paramètre important pour obtenir une transmission optimale entre les deux guides d'ondes est la hauteur de l'élément effilé au-dessus de la face 16 qui peut aussi être finement réglée expérimentalement dans chaque cas Cependant, il faut noter que le spécialiste, d'après les enseignements de l'invention, n'aura aucune difficulté à ajuster finement une telle jonction pour obtenir une transmission optimale. L'attention va maintenant se porter sur les figures 2 à 5 qui représentent un dispositif de couplage pour effectuer un couplage entre un guide d'ondes rectangulaire et un guide d'ondes circulaire comprenant une jonction selon la présente Le dispositif de couplage 20 comprend deux éléments 21 et 22 qui sont assemblés au moyen de vis 23. L'élément 22 présente un évidement rectangulaire 24 sur toute sa longueur de façon que l'assemblage des éléments 21 et 22 entre eux forme un conduit rectangulaire 25 qui constitue alors le segment terminal d'un guide d'ondes rectangulaire représenté schématiquement sur la figure 5 par les traits interrompus 26. L'élément 21 comporte un alésage circulaire 27 qui forme le segment terminal d'un guide d'ondes circulaire représenté schématiquement sur la figure 5 par des traits interrompus 28. Quatre trous de vis 30 dans la large face extérieure 29 de l'élément 21 et quatre trous de vis 31 sur la face 32 du dispositif de couplage servent à relier des éléments de guide d'ondes circulaire et de guide d'ondes rectangulaire (non représentés)-, respectivement. L'élément 22 du dispositif de couplage 20 comporte aussi un alésage circulaire 35 dans lequel est monté un plongeur métallique 36 ayant une partie de base cylindrique 37, une partie de collet 38 et une partie de tête 39 avec un sommet conique Le profil en élévation du plongeur 36 peut être modifié et sa position peut être fixée grâce à une vis 42 qui pénètre dans l'alésage fileté 43. A l'extrémité du conduit 25 qui est opposé à la face 32 est installé un plongeur de court-circuit rectangulaire 45, dont la face 46 constitue la paroi d'extrémité du guide d'ondes rectangulaire, ce plongeur est mobile le long de l'axe dudit conduit et peut être fixé en place grâce à une vis 48 qui se monte dans l'alésage fileté 49. Pour obtenir la transmission optimale des ondes entre les deux guides d'ondes, c'est-à-dire entre le guide d'ondes rectangulaire 26 et le guide d'ondes circulaire 28 et inversement, le profil du plongeur 36 et la position exacte du plongeur de court-circuit 45 peuvent être prédéfinis suivant une mesure donnée ou finement ajustés expérimentalement, un exercice qui peut être facilement exécuté par le spécialiste. REVENDICATIONS 1 Jonction entre un guide d'ondes rectangulaire ( 10) et un guide d'ondes circulaire ( 14) fonctionnant tous deux en modes de transmission à composante transversale unique (TE), le guide d'ondes rectangulaire ( 10) ayant des larges faces ( 12, 16) et des faces étroites, ladite face ( 12) comportant sur son axe une ouverture circulaire ( 11) d'un diamètre qui est égal ou inférieur au diamètre du guide d'ondes circulaire et ladite face ( 16) porte un élément effilé ( 17) à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire face à l'ouverture circulaire ( 11), une extrémité dudit guide d'ondes circulaire ( 14) étant montée autour de ladite ouverture ( 11). 2 Jonction selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle effectue un couplage entre un mode de transmission TE 10 dans le guide d'ondes rectangulaire ( 10) et un mode de transmission TE,1 dans le guide d'ondes circulaire ( 11), et que le centre de l'ouverture circulaire ( 11) se trouve à une distance du plan de référence de court- circuit à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire qui est égale à environ le quart de la longueur d'onde sur la fréquence centrale de la plage de fonctionnement souhaitable pour la jonction. 3 Jonction selon la revendication 2, caractérisé en ce que le centre de l'ouverture circulaire ( 11) est à une distance de la paroi d'extrémité ( 13) du guide d'onde rectangulaire ( 10) qui est égale à environ un quart de la longueur d'onde de la fréquence centrale dans la bande de fonctionnement désirée de la jonction. 4 Jonction selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément effilé est essentiellement disymétrique. Dispositif de couplage ( 20) pour réaliser un couplage entre un guide d'ondes rectangulaire ( 26) et un guide d'ondes circulaire ( 28) fonctionnant tous deux en modes de transmission TE, comprenant un tronçon d'extrémité ( 25) du guide d'ondes rectangulaire ayant des larges faces et des faces étroites, l'une des faces large ayant sur son axe une ouverture circulaire ( 27) d'un diamètre égal ou inférieur au diamètre du guide d'ondes circulaire ( 28) et l'autre face large portant un élément effilé ( 36) à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire ( 25) face à l'ouverture circulaire ( 27), ladite ouverture circulaire ( 27) débouchant dans le guide d'ondes circulaire ( 28). 6.Dispositif ( 20) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 37, 42) pour modifier le profil de l'élément effilé ( 39). 7 Dispositif ( 20) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 45, 48) pour modifier la distance entre la paroi d'extrémité et le centre de l'ouverture circulaire ( 27).