Brevet FR2740910A3 — publié le 19970509

FR 2740910 A3 19970509 FR 9513078 A 19951106 La présente invention concerne des améliorations apportées au degré d'isolation des signaux dans des guides d'ondes utilisant une structure à double tige. Plus spécialement, l'invention emploie des tiges métalliques installées séparément et une tige du type imprimé pour améliorer le degré d'isolation entre les signaux verticaux et horizontaux. Selon la théorie de l'électromagnétisme, on peut utiliser des guides d'ondes pour transmettre des ondes électromagnétiques, qui pourront être transformées en signaux de courants électriques par utilisation de tiges métalliques installées à l'intérieur des guides d'ondes. Comme représenté sur les figures 1A et lB (respectivement une vue de face et une vue de côté), une extrémité d'un guide d'ondes rectangulaire est fermée de façon à former un plan de court-circuit arrière à l'intérieur, et une tige métallique est installée perpendiculairement à la longueur du guide d'ondes, à une distance de Xg/4 (kg étant la longueur d'onde). Par conséquent, les ondes électromagnétiques verticales transmises depuis l'autre extrémité du guide d'ondes rectangulaire peuvent être converties en signaux de courants électriques en vue d'applications électriques ultérieures. Toutefois, la configuration présentée sur les figures 1A et lB ne peut recevoir que des signaux d'ondes électromagnétiques polarisées verticalement. Pour pouvoir recevoir simultanément des signaux polarisés verticalement et des signaux polarisés horizontalement, on peut faire appel à une forme de réalisation telle que présentée sur les figures 2A et 2B (respectivement une vue de face et une vue de côté). Un guide d'ondes cylindrique emploie des tiges verticale et horizontale séparées afin de recevoir séparément les signaux polarisés verticalement et les signaux polarisés horizontalement. Toutefois, puisque ces deux tiges sont sur le même plan que le plan de court-circuit arrière et à une distance Xg/4 du plan de court-circuit arrière, lorsque la tige verticale reçoit les signaux verticalement polarisés, certains des signaux horizontalement polarisés sont recueillis en même temps. Dans le cours d'applications on souhaite que les signaux horizontaux recueillis par la tige verticale soient maintenus à un niveau minimal. Ceci est également vrai pour le recueil des signaux verticaux par la tige horizontale. En d'autres termes, il faut que le degré d'isolation entre les signaux soit maintenu au maximum. Comme on peut le voir sur les figures 2A et 2B, les deux tiges sont disposées sur le même plan (à une distance de réflexion Xg/4 par rapport au plan de court-circuit arrière); c'est également là que les signaux de réflexion sont les plus intenses. Ainsi, non seulement la tige verticale reçoit les signaux verticaux, mais elle reçoit aussi les signaux horizontaux les plus intenses. Même si, en positionnant les directions des doubles tiges, on peut obtenir une certaine isolation des signaux (de 15 à 20 dB environ), il serait encore nécessaire d'améliorer cette isolation. Le but de l'invention est d'améliorer l'isolation entre les signaux en fournissant un dispositif qui combine des tiges métalliques et une tige imprimée disposée sur une carte de circuit imprimé tout réglant le positionnement des tiges de façon à atteindre le but. L'amélioration de l'isolation des signaux va au-delà de dB. Cest également un but de l'invention d'utiliser une tige métallique pour remplacer une connexion du type fil présente sur la carte de circuit imprimé à l'intérieur de l'ensemble à deux tiges, de manière à améliorer l'isolation des signaux. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension des ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - Les figures lA et lB sont respectivement des vues de face et de côté des structures à tige classiques; - les figures 2A et 2B sont respectivement des vues de face et de côté des structures à doubles tiges classiques; la figure 3 représente la forme de réalisation préférée de l'invention; la figure 4 est une vue de côté de la structure selon l'invention; - la figure 5 est un schéma structurel de la tige P1; - les figures 6A et 6B sont respectivement des vues de face et de dos de la tige imprimée de la carte de circuit imprimé; - la figure 7 est un schéma analytique montrant la transmission d'ondes électromagnétiques; et - la figure 8 représente une autre forme de réalisation préférée de l'invention. Comme représenté sur les figures 3 et 4, un guide d'ondes métallique cylindrique Q1 est raccordé perpendiculairement au boîtier Q2. Une carte de circuit imprimé (PCB) est placée à l'intérieur du boîtier Q2, et le plan de la carte de circuit imprimé est également perpendiculaire à l'axe du guide d'ondes. Un trou est ménagé o le boîtier se raccorde au guide d'ondes, le rayon du trou étant égal au rayon interne du guide d'ondes. De plus, un tunnel L1 s'étend de l'intérieur du guide d'ondes cylindrique Ql au boîtier Q2, la sortie côté guide d'ondes étant notée H1 et la sortie côté boîtier étant notée H2. Une tige P1 est constituée par une mince baguette métallique coudée suivant un angle qui dépend de l'angle de raccordement avec le circuit de la carte de circuit imprimé. Par rapport au point du coudage, la tige métallique peut être divisée en deux parties, respectivement indiqué par Pll et P12, comme représenté sur la figure 5. La partie Pll de la tige sort du tunnel en Hi, dans le guide d'ondes cylindrique Q1. La partie P12 de la tige s'étend dans le tunnel de façon que seule une petite partie fasse saillie, en H2, dans le boîtier Q2 et se raccorde avec le circuit de la carte de circuit imprimé. La longueur de la partie Pll de la tige est d'environ,g/4. Comme on peut le voir sur la figure 6A, sur la face avant de la carte de circuit imprimé, notée B1 (le côté opposé au guide d'ondes Q1), est gravée une bande circulaire de surface soudée C1 ayant le même rayon interne que le guide d'ondes Q1. De plus, des petits trous sont percés de façon que la surface soudée présente sur l'envers de la carte de circuit imprimé fasse contact avec le côté soudé du guide d'ondes, pour ainsi conduire l'électricité. Il existe également, dans la bande circulaire C1 une ouverture permettant le passage de la tige de circuit imprimé P2. Un exemple de la présente forme de réalisation est tel que la partie Pll de la tige métallique P1 se trouve dans la position verticale tandis que la longue bande de la tige de circuit imprimé P2 est dans la direction horizontale. Il faut qu'un trou séparé H3 soit percé dans la carte de circuit imprimé de manière que la position des trous soit en chevauchement avec la sortie H2 du tunnel Ll lorsque la carte de circuit imprimé et le boîtier sont montés ensemble. Ceci permet à la tige P1 de sortir et de se connecter avec les étages ultérieurs des circuits, lesquels comprennent des amplificateurs, des abaisseurs de fréquence et d'autres circuits. En d'autres termes, P1 fait fonction de point d'entrée de la carte de circuit imprimé pour les signaux verticaux. La longueur de la bande formant la tige de circuit imprimé P2 à l'intérieur de la bande circulaire de surface soudée est d'environ Xg/4. L'autre extrémité est utilisée comme point d'entrée des signaux vis-à- vis des étages ultérieurs des circuits. Comme on peut le voir sur la figure 6B, au dos de la carte de circuit imprimé B1, est gravée une aire circulaire (son rayon est égal au rayon interne du guide d'ondes cylindrique) dans laquelle la plus grande partie de la surface soudée comprise à l'intérieur de cette aire circulaire a été retirée, à l'exception d'une bande S1 qui fait fonction de connexion du type fil. Le centre de l'aire circulaire correspond au centre de la bande circulaire C1 se trouvant sur la face avant de la carte de circuit imprimé. Ces deux centres sont sur le même axe, et la partie Pll de la tige métallique P1 est parallèle à l'axe et est perpendiculaire à la tige P2. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, il est prévu un couvercle métallique 03 présentant une extrémité fermée et une autre extrémité formant une ouverture cylindrique, dont la profondeur est d'environ.g/4. Son rayon est égal au rayon interne du guide d'ondes cylindriques Q1. De plus, il est évident, lorsqu'on regarde la figure 3, que les centres du guide d'ondes Q1, de la bande circulaire C1 placée sur la carte de circuit imprimé et du couvercle métallique Q3 sont tous sur le même axe, formant ainsi un guide d'ondes cylindrique à extrémité fermée. La figure 7 montre les positions occupées par les tiges selon l'invention, ainsi que la transmission et la réflexion des ondes électromagnétiques à l'intérieur du guide d'ondes, de façon à mieux expliquer le rôle des tiges. Cest le propre de l'invention que le niveau d'énergie associé au signal horizontal H, à l'emplacement de la tige P2, soit maximal, puisque le signal horizontal se réfléchit sur le couvercle métallique Q3. De la même façon, le niveau d'énergie existant à l'emplacement de la tige P2 associée au signal vertical V est minimal, puisque la transmission est arrêtée par la tige soudée S1. Le niveau d'énergie existant à l'emplacement de la tige P1 associée au signal horizontal H est minimal, car celui- ci se réfléchit sur le couvercle métallique Q3. Inversement, le niveau d'énergie du signal vertical V à l'emplacement de la tige P1 est maximal, car il se réfléchit sur la tige soudée S1. Ainsi, à l'emplacement de la tige P2 (point B sur la figure 7), un signal horizontal maximal et un signal vertical minimal peuvent être reçus. De plus, à l'emplacement de la tige P1 (point A sur la figure 7), un signal horizontal minimal et un signal vertical maximal peuvent être reçus. Pour mettre en oeuvre l'invention, on donne à la distance séparant le couvercle métallique Q3 de la tige imprimée P2 une valeur d'environ g/4, et on donne aussi à la distance séparant la tige imprimée P2 de la tige métallique P1 une valeur approximative de Xg/4. Ce montage assure la meilleure isolation possible entre les signaux verticaux et horizontaux. La figure 8 représente un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention. Le montage présenté sur la figure 8 est approximativement identique à celui de la figure 4, sauf que la tige soudée S1 de la figure 4 a été remplacée par une barre métallique M1 sur la figure 8. En maintenant une distance de Xg/4 entre le couvercle métallique Q3 et la barre métallique M1 ainsi qu'entre la tige métallique P1 et la barre métallique M1, on obtient la meilleure isolation possible entre les signaux verticaux et horizontaux. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des dispositifs dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de conversion d'ondes électromagnétiques qui recçoit des signaux hyperfréquences en provenance d'un guide d'ondes (Q1) raccordé à un boîtier (Q2), l'axe dudit guide d'ondes étant perpendiculaire au plan dudit boîtier, ledit dispositif de conversion d'ondes électromagnétiques étant caractérisé en ce qu'il comprend: une tige métallique (P1) dont une extrémité s'étend de manière à faire saillie dans ledit guide d'ondes et dont l'autre extrémité se connecte à une carte de circuit (B1) se trouvant à l'intérieur dudit boîtier, de sorte qu'elle reç,oit une première composante desdits signaux hyperfréquences et fait fonction d'entrée pour le circuit de ladite carte de circuit; et une tige imprimée (P2) dont une première extrémité est perpendicu- laire à ladite partie de ladite tige métallique qui s'étend dans ledit guide d'ondes et dont l'autre extrémité se connecte à ladite carte de circuit, de sorte qu'elle reçoit une deuxième composante desdits signaux hyperfréquences et fait fonction d'entrée pour le circuit de ladite carte de circuit; ladite tige imprimée étant une section de circuit imprimé présente sur ladite carte de circuit du côté opposé audit guide d'ondes; ladite tige imprimée étant de plus entourée, sans pour autant la couper, d'une bande circulaire (C1) de surface soudée comportant des petits trous passants sur ladite carte de circuit; une connexion du type fil (S1) étant présente sur l'autre face de ladite carte de circuit à l'intérieur du rayon de ladite bande circulaire, faisant fonction de plan de court- circuit arrière pour ladite tige métallique (P1), tandis que le fond d'un couvercle métallique (Q3) est le plan de court-circuit arrière associé à ladite tige imprimée (P2); les rayons dudit couvercle métallique, de la bande circulaire de surface soudée et dudit guide d'ondes étant identiques et formant l'extrémité fermée dudit guide d'ondes cylindrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première composante desdits signaux hyperfréquences est constituée par les signaux verticaux, tandis que ladite deuxième composante est constituée par les signaux horizontaux. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige métallique (P1) atteint le boîtier via un tunnel (L1) qui s'étend du guide d'ondes audit boîtier. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite connexion du type fil (S1) est la bande soudée qui subsiste après gravure du côté dorsal de ladite carte de circuit. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige métallique (P1) et ladite connexion du type fil (S1) sont parallèles et sont disposées à une distance d'environ Xg/4 l'une de l'autre, kg désignant la longueur d'onde. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre ladite tige imprimée (P2) et le fond dudit couvercle métallique (Q3) est d'environ Xg/4, X.g étant la longueur d'onde. 7. Dispositif de conversion d'ondes électromagnétiques qui reçoit des signaux hyperfréquences en provenance d'un guide d'ondes (Q1) raccordé à un boîtier (Q2), l'axe dudit guide d'ondes étant perpendiculaire au plan dudit boîtier, ledit dispositif de conversion d'ondes électromagnétiques étant caractérisé en ce qu'il comprend: une tige métallique (P1) dont une extrémité s'étend de manière à faire saillie dans ledit guide d'ondes et dont l'autre extrémité se connecte à une carte de circuit (B1) se trouvant à l'intérieur dudit boîtier, de sorte qu'elle reçoit une première composante desdits signaux hyperfréquences et fait fonction d'entrée pour le circuit de ladite carte de circuit; et une tige imprimée (P2) dont une première extrémité est perpendicu- laire à ladite partie de ladite tige métallique qui s'étend dans ledit guide d'ondes et dont l'autre extrémité se connecte à ladite carte de circuit, de sorte qu'elle reçoit une deuxième composante desdits signaux hyperfréquences et fait fonction d'entrée pour le circuit de ladite carte de circuit; ladite tige imprimée étant une section de circuit imprimé présente sur ladite carte de circuit du côté opposé audit guide d'ondes; ladite tige imprimée étant de plus entourée, sans pour autant la couper, d'une bande circulaire (C1) de surface soudée comportant des petits trous passants sur ladite carte de circuit; une barre métallique fermement attachée (M1) étant présente sur l'autre face de ladite carte de circuit à l'intérieur du rayon de ladite bande circulaire, faisant fonction de plan de court-circuit arrière pour ladite tige métallique (P1), tandis que le fond d'un couvercle métallique (Q3) est le plan de court-circuit arrière associé à ladite tige imprimée (P2); les rayons dudit couvercle métallique, de la bande circulaire de surface soudée et dudit guide d'ondes étant identiques et formant l'extrémité fermée dudit guide d'ondes cylindrique. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite première composante desdits signaux hyperfréquences est constituée par les signaux verticaux, tandis que ladite deuxième composante est constituée par les signaux horizontaux. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite tige métallique (P1) atteint le boîtier via un tunnel (Ll) qui s'étend du guide d'ondes audit boîtier. 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite tige métallique (P1) et ladite barre métallique fermement attachée (M1) sont parallèles et sont disposées à une distance d'environ kg/4 l'une de l'autre, kg désignant la longueur d'onde. 11. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance entre ladite tige imprimée (P2) et le fond dudit couvercle métallique (Q3) est d'environ Xg/4, X.g étant la longueur d'onde.