Brevet FR3094575A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Composant radiofréquence comportant un ou plusieurs dispositifs à guide d'onde muni de stries Domaine technique [0001] - La présente invention concerne un composant radiofréquence comportant un ou plusieurs dispositifs à guide d'onde muni de stries. Etat de la technique [0002] Des tels composants formés de nombreux dispositifs de type antenne en matrice posent cependant des difficultés de réalisation particulières. Il est par exemple souhaitable d'éviter les perturbations entre les signaux émis ou reçus par des antennes adjacentes. [0003] Il est aussi parfois souhaitable de réduire l'amplitude des lobes secondaires d'émission ou de réception (« grating lobes ») qui sont indésirables. [0004] Il est aussi parfois souhaitable d'améliorer les performances d'un réseau d'antenne en terme de cross-polarisation, de gain, de pertes de retour et/ou d'isolation. [0005] Les paramètres à la disposition du concepteur d'un tel composant afin d'éviter ces perturbations entre antennes et ces lobes secondaires sont peu nombreux. Il est par exemple parfois fait appel à des antennes adjacentes rapprochées, avec une distance d entre antennes inférieure à la longueur d'onde X du signal à émettre ou à recevoir, ou même inférieure à X12, ce qui permet de réduire les lobes secondaires. Un tel rapprochement impose cependant une miniaturisation de l'ensemble des parties du composant qui est difficile à réaliser. [0006] On fait souvent aussi appel à des dispositifs à guide d'onde munis d'une ou plusieurs stries (en anglais « ridges ») sur leur surface interne ; on parle par exemple de « double ridged antennas », de « quadruple ridged antennas », etc pour désigner des antennes munies de deux stries respectivement de quatre stries. De telles stries permettent par exemple d'adapter l'impédance des dispositifs à celle des autres dispositifs du composant, et de contrôler les modes de transmission des signaux électromagnétiques dans le dispositif strié, et par exemple d'éviter la transmission de modes indésirables ou générant des interférences importantes avec des dispositifs adjacents. [0007] L'arrangement des stries souhaité en aval du dispositif n'est cependant pas toujours souhaité en amont, et vice-versa. Bref résumé de l'invention [0008] Un but de la présente invention est de proposer un composant radiofréquence, par exemple un composant radiofréquence passif destiné à former la partie passive d'un réseau d'antennes ou d'un réseau à radiation directe DRA, qui offre plus de liberté au 2 concepteur afin de réduire les limitations en performance des composants radiofréquence connus. [0009] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un composant radio- fréquence comportant un ou plusieurs dispositifs à guide d'onde, par exemple antennes ou polariseurs, destinés à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques, chaque dispositif à guide d'onde comportant : au moins une paroi interne ; une ouverture amont dans le sens de propagation desdits signaux en émission ; une ouverture aval dans ledit sens de propagation desdits signaux en émission, liée à ladite ouverture amont en sorte que lesdits signaux en émission soient transmis depuis ladite ouverture amont vers ladite ouverture aval, et/ou vice-versa en réception ; ladite paroi interne comportant une ou plusieurs stries, et dans lequel l'arrangement des stries dans les ouvertures en amont du composant radiofréquence est différent de l'arrangement des stries dans les ouvertures en aval du composant radiofréquence. [0010] La possibilité de prévoir des stries différentes en amont et en aval permet d'offrir une liberté supplémentaire lors de la conception du composant, par exemple pour modifier la polarisation et/ou le déphasage du signal à l'intérieur d'un dispositif, ou entre différents dispositifs du même composant. [0011] Le composant peut être un polariseur muni d'un septum, par exemple un septum de hauteur variable formant des marches en escalier. La disposition des stries différentes en avant et en aval permet de créer un polariseur circulaire (c'est-à-dire générant une polarisation circulaire) compact. [0012] L'arrangement des stries peut varier entre l'amont et l'aval d'un même dispositif du composant. [0013] L'arrangement des stries dans les ouvertures en aval des différents dispositifs peut être différent. [0014] Par exemple, si les dispositifs comportent des antennes, l'arrangement des stries en amont peut être prévu de manière à faciliter le couplage avec les circuits électroniques actifs, tandis que l'arrangement des stries différent en aval peut être choisi de manière à réduire le couplage mutuel entre signaux émis ou reçus par les différentes antennes. [0015] Le nombre de stries en amont d'au moins un dispositif peut être différent du nombre de stries de l'ouverture aval de ce dispositif. Par exemple, le composant peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes qui sont striés en aval mais pas en amont, ou vice-versa. [0016] L'espace angulaire entre les différentes stries de l'ouverture amont d'un dispositif peut être diffèrent de l'espace angulaire entre les stries de l'ouverture aval de ce dispositif. Par exemple, le composant peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes 3 dont les tries en aval sont espacées par un angle a et dont les stries en aval sont espacées par un angle fi différent de a. [0017] Le composant peut comprendre un ou plusieurs dispositifs munis d'une strie incurvée. [0018] Une strie incurvée permet par exemple de modifier la polarisation des signaux transmis dans le dispositif, par exemple de passer d'une polarisation linéaire en amont à une polarisation circulaire en aval, ou vice-versa. [0019] Au moins une des stries incurvées peut posséder deux parois incurvées mais néanmoins parallèles entre elles. [0020] La hauteur d'au moins une des stries peut être constante. [0021] La hauteur d'au moins une des stries peut être variable. La hauteur d'au moins une des stries d'au moins un dit dispositif peut varier progressivement sur au moins une portion de la longueur de cette strie. [0022] Au moins une des stries incurvées peut déboucher dans ladite ouverture aval et dans ladite ouverture amont dans des plans radiaux. [0023] La position radiale de la ou des stries de l'ouverture amont d'au moins un dit dispositif peut être différente de la position radiale de la ou des stries de l'ouverture aval de cc dispositif. [0024] La section externe d'au moins un dit dispositif peut être identique en amont et en aval. [0025] Dans un mode de réalisation, chaque dispositif comporte une seule ouverture amont et une seule ouverture aval. [0026] Le composant radiofréquence peut comporter une pluralité de dits dispositifs, les ou- vertures amont des différents dispositifs étant dans un plan, les ouvertures aval des différents dispositifs étant dans un deuxième plan parallèle au premier plan. [0027] Le composant radiofréquence peut comporter une pluralité de dits dispositifs, chaque dispositif comportant un guide d'onde et une antenne à ouverture liée à ce guide d'onde et destinée à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques, chaque antenne définissant une dite ouverture aval, chaque antenne comportant au moins une paroi interne munie d'une ou plusieurs stries, l'orientation des stries entre antennes adjacentes étant déphasée. [0028] Ce déphasage permet par exemple de contrôler les interférences entre signaux émis ou reçus par des antennes adjacentes. [0029] Selon un aspect, l'invention a aussi pour objet un composant radiofréquence comportant un réseau d'antennes, chaque antenne étant au moins partiellement entourée par un rebord afin de minimiser le couplage mutuel entre antennes. [0030] Selon un aspect, l'invention a aussi pour objet un composant radiofréquence comportant un réseau d'antenne, lesdites antennes s'élargissant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches. Cela permet d'améliorer les performances du réseau en terme de pertes de retour et de bande passante. [0031] Selon un aspect, l'invention a aussi pour objet un composant radiofréquence comportant un réseau d'antenne striées, la hauteur desdites stries se réduisant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches. Cela permet d'améliorer les performances du réseau en terme dc pertes dc retour et de bande passante. Brève description des figures [0032] Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : La figure 1 illustre schématiquement la face aval d'un composant comportant un réseau d'antennes avec des orientations différentes. La figure 2 illustre un composant muni d'un réseau d'antennes à ouverture circulaires, chaque antenne étant striée. La figure 3 illustre un composant muni d'un réseau d'antennes à ouverture circulaires, chaque antenne étant striée. La figure 4 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section carrée ou rectangulaire, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à quatre stries en aval. La figure 5 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section octogonale, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à quatre stries en aval. La figure 6 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section circulaire, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à quatre stries en aval. La figure 7 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section carrée ou rectangulaire, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à trois stries en aval. La figure 8 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section hexagonale, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à trois stries en aval. La figure 9 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section circulaire, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à trois stries en aval. Les figures 10 à 12 illustrent différentes vues d'un dispositif à guide d'onde comportant un réarrangement des stries et un nombre différent de stries en amont et en aval, les stries disparaissant progressivement. Les figures 13 à 15 illustrent différentes vues d'un dispositif à guide d'onde comportant un réarrangement des stries et un nombre différent de stries en amont et en aval, les stries étant incurvées. La figure 16 illustre un exemple de composant selon l'invention. [0033] La figure 16 illustre un exemple de composant 1 comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde 2. Dans cet exemple, le composant 1 est un module radiofréquence passif destiné à former la partie passive d'un réseau à radiation directe DRA. [0034] Le module radiofréquence 1 comporte une pluralité de dispositifs, chaque dispositif comportant par exemple quatre couches depuis le haut de la figure vers le bas. [0035] Parmi ces couches, la première couche en haut de la figure est constituée par un élément radiant 30 (antennes) pour émettre des signaux électromagnétiques dans l'éther, respectivement pour recevoir les signaux reçus. Cette couche est à l'aval du composant. [0036] La deuxième couche comporte un guide d'onde 40. [0037] La troisième couche est optionnelle ; elle peut aussi être intégrée à la deuxième couche. Lorsqu'elle est présente, la troisième couche comporte un élément tel que par exemple un polariseur ou un adapteur de section. [0038] La quatrième couche en bas de la figure (en amont) comporte un port de guide d'ondes 60. Chaque port 60 constitue une interface avec un élément actif du DRA tel qu'un amplificateur et/ou un déphaseur, faisant partie d'un réseau de heamforming. Un port permet ainsi de connecter un guide d'onde à un circuit électronique, afin d'injecter un signal dans les guides d'onde ou en sens inverse de recevoir les signaux électromagnétiques dans les guides d'onde. [0039] Ce module 1 est destiné à être utilisé dans un environnement multifaisceau. Les éléments radiants sont de préférence rapprochés les uns des autres en sorte que le pas pl entre deux éléments radiants adjacents est plus petite que la longueur d'onde à la fréquence nominale à laquelle le module 1 est destiné à être utilisé. On réduit ainsi l'amplitude des lobes d'émission et de réception secondaires. [0040] Les différents dispositifs 2 forment un réseau, par exemple une matrice. [0041] L'invention vise d'une part à optimiser chaque dispositif 2 en tant que tel, et à optimiser le composant 1 en minimisant les perturbations entre dispositifs et/ou en évitant que les défauts des différents dispositifs ne s'additionnent. [0042] La figure 1 illustre schématiquement un composant 1 vu depuis la face aval, c'est-à-dire depuis les éléments radiants (antennes) en tant que dispositifs à guide d'onde 2. Ce composant peut être utilisé par exemple comme partie passive d'une antenne DRA similaire à celle illustrée sur la figure 16. [0043] Les différents dispositifs 2 sont disposés dans un plan et forment un réseau matriciel ou avec des déphasages de position entre lignes comme représenté sur cette figure 1. 6 La distance entre dispositifs adjacents est de préférence inférieure à la longueur d'onde nominale 2 REVENDICATIONS[Revendication 1] Composant radiofréquence (1) comportant un ou plusieurs dispositifs à guide d'onde (2), par exemple antennes ou polariseurs, destinés à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques, chaque dispositif à guide d'onde comportant : au moins une paroi interne (3) ; une ouverture amont (24) dans le sens de propagation desdits signaux en émission ; une ouverture aval (25) dans ledit sens de propagation desdits signaux en émission, liée à ladite ouverture amont en sorte que lesdits signaux en émission soient transmis depuis ladite ouverture amont vers ladite ouverture aval ; ladite paroi interne (3) comportant une ou plusieurs stries (23), caractérisé en ce que l'arrangement des stries (23) dans les ouvertures en amont du composant radiofréquence (1) est différent de l'arrangement des stries dans les ouvertures en aval du composant radiofréquence. [Revendication 2] Composant radiofréquence selon la revendication 1, dans lequel l'arrangement des stries (23) dans l'ouverture amont (24) d'au moins un dit dispositif (2) est différent de l'arrangement des stries (23) dans l'ouverture aval (25) du même dispositif. [Revendication 3] Composant radiofréquence selon la revendication 2, dans lequel le composant est un polariseur muni d'un septum, par exemple un septum de hauteur variable formant des marches en escalier, la disposition des stries différentes en avant et en aval permettant d'obtenir une polarisation circulaire. [Revendication 4] Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 3, comportant plusieurs dispositifs (2) disposés en réseau, et dans lequel l'arrangement des stries (23) dans les ouvertures aval (25) des différents dispositifs (1) est différent. [Revendication 5] Composant radiofréquence selon la revendication 4, comportant plusieurs dispositifs (2) disposés en réseau, et dans lequel l'orientation des stries (23) dans les ouvertures aval (25) des différents dispositifs (1) est différent. [Revendication 6] Composant radiofréquence selon l'une des revendications 4 ou 5, lesdits dispositifs (2) comportant des antennes, l'arrangement des stries (23) en aval permettant de réduire le couplage mutuel entre signaux émis ou 10 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] [Revendication 16] [Revendication 17] [Revendication 18] reçus par les différentes antennes. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'arrangement des stries (23) dans les ouvertures amont (24) des différents dispositifs (2) est différent. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le nombre de stries de l'ouverture amont (24) d'au moins un dispositif (2) est différent du nombre de stries de l'ouverture aval (25) de ce dispositif. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'espace angulaire entre les différentes stries (23) de l'ouverture amont (24) d'un dispositif (2) est différent de l'espace angulaire entre les stries de l'ouverture aval (25) de ce dispositif. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel au moins une desdites stries (23) est incurvée. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel au moins une des stries (23) possède deux parois parallèles entre elles, lesdites parois étant incurvées. Composant radiofréquence selon la revendication 11, ladite au moins une des stries (23) ayant une hauteur constante. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 11 ou 12, ladite au moins une des stries (23) débouchant dans ladite ouverture aval (25) du dispositif (2) et dans ladite ouverture amont (24) du dispositif (2) dans des plans radiaux. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel la position radiale de la ou des stries (23) de l'ouverture amont (24) d'au moins un dit dispositif (2) est différente de la position radiale de la ou des stries de l'ouverture aval (25) de ce dispositif. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 14, la section externe d'au moins un dit dispositif (2) étant identique en amont et en aval. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 15, dans lequel la hauteur d'au moins une des stries (23) d'au moins un dit dispositif varie sur au moins une portion de la longueur de cette strie. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 16, chaque dispositif (2) comportant une seule ouverture amont (24) et une seule ouverture aval (25). Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 17, comportant un seul dit dispositif (2). 11 [Revendication 19] Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 17, comportant une pluralité de dits dispositifs (2), les ouvertures amont (24) des différents dispositifs étant dans un plan, les ouvertures aval (25) des différents dispositifs étant dans un deuxième plan parallèle au premier plan. [Revendication 20] Composant radiofréquence selon la revendication 19, chaque dispositif (2) comportant un guide d'onde et une antenne à ouverture liée à cc guide d'onde et destinée à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques, chaque antenne définissant une dite ouverture aval (25), chaque antenne comportant au moins une paroi interne (3) munie d'une ou plusieurs stries (23), caractérisé en ce que l'orientation des stries entre antennes adjacentes est déphasée. [Revendication 21] Composant radiofréquence selon l'une des revendications 19 ou 20, chaque dite ouverture aval (25) étant au moins partiellement entourée par un rebord (20) afin de minimiser le couplage mutuel entre antennes. [Revendication 22] Composant radiofréquence selon l'une des revendications 19 à 21, chaque ouverture aval (25) s'élargissant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches (21). [Revendication 23] Composant radiofréquence selon l'une des revendications 19 à 22, chaque ouverture aval (25) étant striée, la hauteur desdites stries se réduisant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches.