Brevet FR2703189A1 — publié le 19940930

La présente invention concerne une ligne guide d'ondes à deux nervures internes symétriques, agencées pour ménager un étranglement médian dans le guide et diminuer la fréquence de coupure du guide, et à une sonde d'excitation plongeant dans l'étranglement. A bord d'un missile, par exemple, on peut en utiliser, qu'on fait d'ailleurs rayonner en bout pour servir d'antenne, entre un émetteur, par exemple encore, de télémesure ou de trajectographie, et un orifice ménagé dans la peau du missile La télémesure est effectuée dans une bande de fréquences autour de 2 G Hz, la trajectographie, dans une bande autour de 5 G Hz. Comme un guide d'ondes a une section adaptée à une seule plage de fréquences, il faut autant de guides et d'orifices de rayonnement que d'applications C'est une solution coûteuse et encombrante car les orifices doivent être protégés par des matériaux transparents aux rayonnements et souvent résister à l'échauffement En outre, les orifices de rayonnement sont très gênants, car ils peuvent créer une discontinuité de surface et altèrent l'aérodynamisme de l'engin. La présente invention vise donc à proposer une ligne guide d'ondes adaptée à au moins deux plages de fréquences distinctes. A cet effet, l'invention concerne une ligne du type défini ci-dessus, caractérisée par le fait que, deux guides fendus secondaires de section transversale inférieure à celle de la ligne guide d'ondes à deux nervures, dite primaire, étant ainsi formés de part et d'autre de l'étranglement médian, constituant une fente médiane pour les guides secondaires, il est prévu une -2 - autre sonde d'excitation plongeant dans l'un des deux guides secondaires. On soulignera que, pour l'homme de métier, c'étaient la forme et la taille d'un guide d'ondes qui déterminaient, dans le mode fondamental, l'unique plage des fréquences pouvant être transmises et qu'il apparaissait donc a priori exclu de vouloir transmettre plusieurs plages de fréquences dans un même guide. Ainsi, le guide primaire est prévu pour transmettre une première bande de fréquences, grâce au fait que l'étranglement crée un guide primaire à double rainure et deux guides secondaires latéraux. Chaque guide secondaire peut transmettre, sans être perturbé, malgré l'étranglement faisant office de fente médiane, une deuxième fréquence dans une deuxième bande de fréquences qui lui est propre. Une nervure permet de réduire la section de la ligne guide d'onde primaire pour une même bande de fréquences transmises, ou bien, à section maintenue, de diminuer la fréquence de coupure. Comme chaque guide secondaire a une section inférieure à celle du guide primaire, les fréquences de la bande des guides secondaires sont plus élevées que celles de la bande primaire. Avantageusement, les guides secondaires sont intérieurement nervurés, avec les avantages ci-dessus mentionnés. -3 - En particulier, les nervures du guide primaire peuvent être conformées pour constituer une nervure dans chaque guide secondaire nervuré. Avantageusement, la section transversale du guide primaire est un-rectangle. Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, la ligne est ouverte à un bout, pour constituer une antenne guide d'ondes à rayonnement en bout. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de la ligne-antenne de l'invention, en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe transversale de la ligne guide d'ondes de l'invention, selon un plan proche de son extrémité d'excitation et la figure 2 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 1, mais dans un plan proche de son extrémité de rayonnement. Le guide de la ligne des figures 1 et 2 est un guide à section transversale rectangulaire Il comporte deux nervures internes 4 et 6, en forme de T qui s'étendent sur toute la longueur du guide Transversalement, elles s'étendent, par leur pied, depuis le milieu des grands côtés du rectangle de la section du guide Les deux nervures 4 et 6 sont symétriques par rapport à un plan médian longitudinal 10 du guide et ménagent entre elles un étranglement longitudinal médian 8. L'étranglement 8, de section rectangulaire sur la figure 1, constitue la partie centrale d'une cavité 12, formant -4 - un guide primaire, qui comporte donc deux cavités secondaires 14 et 16 reliées physiquement par l'étranglement 8 Les cavités secondaires 14 et 16 sont disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan de symétrie il des nervures 4 et 6, ainsi que du guide. Chaque cavité 'Secondaire 14 et 16 forme un guide secondaire de section transversale globalement rectangulaire, dont la longueur s'étend parallèlement à la largeur de la section transversale du guide primaire 12 Les parois 7 et 9, disposées chacune selon une largeur de la section transversale du guide primaire 12, forment respectivement deux parois des deux guides secondaires 14 et 16 et constituent des longueurs des sections transversales des guides secondaires. Les extrémités des barres des T des nervures 4 et 6 forment, dans chaque guide secondaire 14 et 16, une paire de nervures, respectivement 41, 61 et 42, 62 La distance séparant les nervures 4 et 6 étant relativement faible par rapport à la longueur des parois 7 et 9, les nervures de chaque guide secondaire peuvent être considérées comme voisines, comme si l'étranglement n'existait pas. Un alésage 22, traversant le pied de la nervure 4, sensiblement dans le plan 11, reçoit une sonde d'excitation 23 disposée perpendiculairement au plan médian 10 et dont l'extrémité plonge dans l'étranglement 8 La sonde 23 est agencée pour exciter la ligne guide d'ondes primaire en polarisation linéaire à une première fréquence, de valeur choisie pour que l'onde électromagnétique correspondante se propage dans la ligne guide en utilisant la totalité du volume du guide primaire 12. -5- Le guide secondaire 14 comporte un alésage 24 ménagé dans la paroi 7 dans le plan médian 10 Une sonde d'excitation 25, traversant l'alésage 24 perpendiculairement à la paroi 7 et plongeant dans le guide secondaire 14, transmet à celui-ci une excitation électromagnétiq Uè en polarisation linéaire à une deuxième fréquence dont la valeur permet la propagation de l'onde électromagnétique correspondante le long de la seule ligne guide secondaire 14. Dans le présent exemple, les lignes guides d'ondes rayonnent par leur extrémité opposée à celle des sondes d'excitation 23 et 25. Le fonctionnement des Lignes guides d'ondes est le suivant. Les deux ondes électromagnétiques engendrées par les sondes 23 et 25 se propagent perpendiculairement au plan de la figure 1, en direction de l'extrémité de rayonnement voisine de la section transversale représentée sur la figure 2. L'onde à la première fréquence se propage en occupant la totalité du volume du guide primaire 12. Dans le guide secondaire 14, l'onde à la deuxième fréquence se propage avec une polarisation orthogonale à celle de la première onde, si bien qu'il y a absence de couplage et de perte correspondante Des mesures ont prouvé que le découplage dépasse 40 décibels La direction de la polarisation de l'onde à la deuxième fréquence empêche un transfert d'énergie de cette onde du premier guide secondaire 14 vers l'autre guide secondaire 16 à travers l'étranglement 8. -6- L'extrémité de l'étranglement 8 débouchant dans le guide secondaire 14 constitue une fente s'étendant selon la longueur de la ligne guide secondaire, perpendiculairement au plan des figures Dans le plan de celles-ci, la fente décrite ci-dessus est située dans le plan médian 10Comme cela est connu, une fente de ce genre n'est pas cause de pertes tant que sa largeur est faible par rapport à la longueur de la paroi dans laquelle elle est ménagée, ce qui est le cas ici. Pour la clarté de l'exposé, il n'a pas été prévu de transmettre une troisième fréquence dans le guide secondaire 16. L'ouverture rayonnante de la ligne guide d'ondes, primaire ou secondaire, forme une antenne, représentée en coupe transversale sur la figure 2, l'autre bout de la ligne étant fermé A la différence de ce qui est représenté sur la figure 1, la barre supérieure du T de chaque nervure 4 et 6 comporte une échancrure centrale , 66, ici rectangulaire, entre ses extrémités, respectivement 41, 42 et 61, 62, ce qui élargit l'étranglement 8 dans la partie centrale de sa section transversale, tout en maintenant constante la largeur de l'étranglement 8 à son débouché formant fente dans chaque guide secondaire 14 et 16 Pour d'autres sections de ligne guide parallèles à celle de la figure 2 et voisines de celle-ci, la profondeur de l'échancrure indiquée ci-dessus est d'autant plus grande que la section considérée est proche de l'ouverture rayonnante. La modification de la forme de l'étranglement 8 a pour effet d'adapter l'impédance caractéristique de ligne à celle présentée par la charge en bout de ligne, c'est-à- dire l'air La progressivité de la transition évite la création de réflexions parasites importantes, le rapport -7 - relevé d'onde stationnaire étant inférieur à 1,5 au voisinage de la fréquence centrale du guide primaire 12. La modification de la forme de l'étranglement 8 exposée ci-dessus n'est qu'un exemple particulier et d'autres modifications de forme sont envisageables En particulier, elles peuvent aussi porter sur la forme des nervures 41, 42, 61 et 62 des guides secondaires 14 et 16 De même, les guides secondaires 14, 16 pourraient comporter une deuxième nervure, comme celle ( 63, 64) s'étendant le long de la paroi 7, 9 opposée à la fente 8, et représentée en tirets sur la figure 1, par exemple d'une seule pièce avec la paroi associée. -8 - REVENDICATIONS 1 Ligne guide d'ondes à deux nervures internes ( 4,6) symétriques, agencées pour ménager un étranglement médian ( 8) dans le guide et diminuer la fréquence de coupure du-uide, et à une sonde d'excitation ( 23) plongeant dans l'étranglement ( 8), caractérisée par le fait que, deux guides fendus secondaires ( 14,16) de section transversale inférieure à celle de la ligne guide d'ondes à deux nervures, dite primaire ( 12), étant ainsi formés de part et d'autre de l'étranglement médian ( 8) constituant une fente médiane pour les guides secondaires, il est prévu une autre sonde d'excitation ( 25) plongeant dans l'un des deux guides secondaires ( 14). 2 Ligne selon la revendication 1, dans laquelle les deux guides secondaires ( 14,16) sont aussi intérieurement nervurés ( 41,61,63; 42,62,64). 3 Ligne selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle les nervures ( 4,6) du guide primaire ( 12) sont conformées pour constituer une nervure ( 41,61; 42,62) dans chaque guide secondaire nervuré ( 14,16). 4 Ligne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les deux sondes ( 23,25) sont disposées pour engendrer respectivement deux champs orthogonaux. Ligne selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle l'étranglement ( 8) du guide primaire ( 12) a une épaisseur relativement faible par rapport aux dimensions de sa section transversale ( 7). -9 - 6 Ligne selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la section transversale du guide primaire est un rectangle. 7 Ligne selon la revendication 6, dans laquelle l'étranglement ( 8) du guide primaire ( 12) s'étend parallèlement à la longueur dudit rectangle. 8 Antenne guide d'ondes à rayonnement en bout, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par la ligne guide d'ondes selon l'une des revendications 1 à 7, en outre ouverte à un bout. 9 Antenne selon la revendications 8, dans laquelle les nervures des guides nervurés primaire ( 12) et secondaires ( 14, 16) de la ligne ouverte à un bout sont conformées pour adapter les impédances à l'ouverture de la ligne.