Brevet FR3122522A1 — publié le 20221104

Dispositif de transition entre une antenne et une unité d’alimentation La présente invention concerne un dispositif de transition (10) entre une antenne et une unité d’alimentation. Le dispositif (10) comprend un premier composant (20) pour acheminer un signal présentant une première polarisation et un deuxième composant (22) pour acheminer un signal présentant une deuxième polarisation. Chacun du premier composant (20) et du deuxième composant (22) a une extrémité, dite extrémité antennaire (24), destinée à être connectée à l’antenne et une extrémité, dite extrémité d’alimentation (26), destinée à être connectée à l’unité d’alimentation, chaque extrémité antennaire (24) étant formée d’un couple de brins conducteurs comprenant un premier brin (30) formant une âme conductrice et un deuxième brin (32) formant une masse, chaque extrémité d’alimentation (26) étant formée d’un câble coaxial présentant une âme conductrice formée du premier brin (30) et un conducteur externe formé à partir du deuxième brin (32). Figure pour l'abrégé : 2 Dispositif de transition entre une antenne et une unité d’alimentation La présente invention concerne un dispositif de transition entre une antenne et une unité d’alimentation. La présente invention concerne aussi un ensemble associé. Les antennes ultra large bande à double polarisation sont utilisées dans de nombreuses applications, notamment dans le domaine de la surveillance. Les antennes à bande passante très large présentent notamment un intérêt pour les systèmes de brouillage ou d’écoute. De telles antennes sont alimentées par un circuit électrique par l’intermédiaire d’une transition. Un premier type de transition repose sur une excitation par plongeur avec une cavité arrière de dimension , λ étant la longueur d’onde du signal à transmettre. Une telle transition est simple à mettre en œuvre et relativement compacte (en fonction de la fréquence du signal). Toutefois, ce premier type de transition dépend de la fréquence du signal du fait de la cavité arrière de dimension , et est donc limitée en bande passante. Un second type de transition repose sur la recombinaison de voies deux à deux déphasées de , λ étant la longueur d’onde du signal à transmettre. Néanmoins, une telle transition est aussi dépendante de la fréquence du signal, et donc limitée en bande passante. Il existe donc un besoin pour une transition moins limitée en bande passante tout en restant compacte et avec des pertes limitées. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de transition entre une antenne et une unité d’alimentation, le dispositif comprenant : un premier composant propre à acheminer un signal présentant une première polarisation, un deuxième composant propre à acheminer un signal présentant une deuxième polarisation, la deuxième polarisation étant différente de la première polarisation, chacun du premier composant et du deuxième composant ayant une extrémité, dite extrémité antennaire, destinée à être connectée à l’antenne et une extrémité, dite extrémité d’alimentation, destinée à être connectée à l’unité d’alimentation, chaque extrémité antennaire étant formée d’un couple de brins conducteurs comprenant un premier brin formant une âme conductrice et un deuxième brin formant une masse, chaque extrémité d’alimentation étant formée d’un câble coaxial présentant une âme conductrice formée du premier brin et un conducteur externe formé à partir du deuxième brin. Suivant des modes de réalisation particuliers, le dispositif comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - chacun du premier composant et du deuxième composant comprend une portion primaire s’étendant entre l’extrémité antennaire du composant et une section intermédiaire du composant, les deux couples de brins étant écartés l’un de l’autre sur l’étendue de la portion primaire et les brins de chaque couple présentant un diamètre variable sur l’étendue de la portion primaire ; - l’écartement entre les brins et le diamètre des brins de chaque couple sur l’étendue de la portion primaire sont choisis de sorte que l’impédance de chaque couple de brins soit sensiblement constante sur l’étendue de la portion primaire ; - l’écartement entre les couples de brins est croissant depuis l’extrémité antennaire vers la section intermédiaire ; - l’espace entre les couples de brins est rempli par un milieu diélectrique, le milieu diélectrique étant de préférence un milieu solide ; - chacun du premier composant et du deuxième composant comprend une portion secondaire entre la section intermédiaire du composant et l’extrémité d’alimentation du composant, le deuxième brin de chaque couple étant déformé, depuis la section intermédiaire, sur l’étendue de la portion secondaire, de sorte à entourer progressivement le premier brin du même couple de brins pour former un câble coaxial à l’extrémité d’alimentation ; - le dispositif a été réalisé par fabrication additive. L’invention porte aussi sur un ensemble comprenant une antenne et un dispositif de transition entre l’antenne et une unité d’alimentation, le dispositif de transition étant tel que décrit précédemment. Suivant des modes de réalisation particuliers, l’ensemble comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l’antenne et le dispositif de transition ont été réalisés au cours d’une même fabrication additive ; - l’antenne est une antenne ultra large bande à double polarisation. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnée à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont : - la est une représentation schématique d’un dispositif de transition entre une antenne et une unité d’alimentation, - la est une représentation schématique d’un exemple de dispositif de transition, - la est une représentation schématique illustrant différentes sections du dispositif de transition, la portion A correspondant à des extrémités antennaires 24, la portion B correspondant à l’écartement progressif de deux couples de brins et à la variation du diamètre des brins permettant de compenser les variations d’impédance résultant de cet écartement progressif, et la portion C illustrant la déformation progressive de l’un des deux brins de chaque couple de sorte à former deux câbles coaxiaux dans la portion D correspondant aux extrémités d’alimentation, - la est une représentation schématique de sections de deux couples de brins conducteurs, chaque couple de brins comprenant un premier brin et un deuxième brin, chaque couple de brins transportant un signal présentant une polarisation distincte de l’autre couple de brins (polarisation rectiligne horizontale pour un couple et rectiligne verticale pour l’autre couple), la illustrant le déplacement d’un couple de brins par rapport à l’autre couple de brins, - la est une représentation schématique montrant le déplacement progressif de l’un des couples de brins de la par rapport à l’autre couple de brins, la illustrant en particulier l’évolution de l’impédance de l’un des couples de brins (celui associé à la polarisation rectiligne horizontale) lors du déplacement progressif de ce couple de brins par rapport à l’autre couple de brins, - la est une représentation schématique analogue à la illustrant l’évolution de l’impédance de l’autre couple de brins (celui associé à la polarisation rectiligne verticale) lors du même déplacement, et - la est une représentation schématique illustrant la variation de diamètre des brins de chaque couple de brins permettant de compenser les variations d’impédance illustrées en figures 5 et 6 lors de l’écartement des couples de brins les uns par rapport aux autres. Un dispositif de transition 10 entre une antenne 12 et une unité d’alimentation 14 est illustré par la . L’antenne 12 est propre à transmettre et/ou à recevoir un signal électromagnétique. Par exemple, l’antenne 12 est une antenne ultra large bande à double polarisation (abrégé en ULB). Une antenne ultra large bande est une antenne pour laquelle le rapport largeur de bande sur fréquence centrale est d’au moins 20 pourcents. L’unité d’alimentation 14 est propre à produire ou à recevoir des signaux présentant une polarisation rectiligne verticale V et une polarisation rectiligne horizontale H. L’unité d’alimentation 14 comprend, par exemple, au moins un câble coaxial. Le dispositif de transition 10 est propre à acheminer un signal électromagnétique entre l’antenne 12 et l’unité d’alimentation 14. Le dispositif de transition 10 est, en particulier, propre à transmettre deux polarisations d’un même signal de sorte à augmenter l’information disponible pour ce signal. De préférence, l’ensemble des composants du dispositif de transition 10 sont venus de matière, c’est-à-dire forment un bloc unique. De préférence, le dispositif de transition 10 a été réalisé par fabrication additive, aussi appelée impression 3D. De préférence, à la fois l’antenne 12 et le dispositif de transition 10 ont été réalisés au cours d’une même fabrication additive. Comme illustré par la , le dispositif de transition 10 comprend un premier composant 20 et un deuxième composant 22. Le premier composant 20 est propre à acheminer un signal présentant une première polarisation. La première polarisation est de préférence une polarisation rectiligne selon une direction. Dans l’exemple illustré par la , la première polarisation est une polarisation rectiligne horizontale. Le deuxième composant 22 est propre à acheminer un signal présentant une deuxième polarisation. La deuxième polarisation est de préférence une polarisation rectiligne selon une direction différente de celle du premier composant 20. Dans l’exemple illustré par la , la deuxième polarisation est une polarisation rectiligne verticale. Chacun du premier composant 20 et du deuxième composant 22 est continu, c’est-à-dire que le signal est transmis dans chacun du premier composant 20 et du deuxième composant 22 de manière ininterrompue. De préférence, comme illustré par la , chacun du premier composant 20 et du deuxième composant 22 s’étend linéairement selon une direction. En variante, chacun du premier composant 20 et du deuxième composant 22 présente une forme courbe, telle qu’une forme de spirale. Chacun du premier composant 20 et du deuxième composant 22 présente une extrémité, dite extrémité antennaire 24, destinée à être connectée à l’antenne 12 et une extrémité, dite extrémité d’alimentation 26, destinée à être connectée à l’unité d’alimentation 14. L’extrémité antennaire 24 et l’extrémité d’alimentation 26 sont de préférence les deux seules extrémités de chaque composant 20, 22. Ces deux extrémités 24, 26 étant situées à l’opposé l’une de l’autre. Dans un exemple de mise en œuvre, le dispositif de transition 10 est connecté à l’unité d’alimentation 14 via des connecteurs pour câbles coaxiaux venant directement se connecter aux extrémités d’alimentation 26. Le dispositif de transition 10 est connecté à l’antenne 12, par exemple, via l’insertion des extrémités antennaires 24 dans l’antenne 12. Les extrémités antennaires 24 font, ainsi, saillie dans l’antenne 12 ce qui permet d’acheminer directement le signal électromagnétique dans l’antenne 12. Chaque extrémité antennaire 24 est formée d’un couple de brins conducteurs électriquement comprenant un premier brin 30 et un deuxième brin 32. Un brin conducteur est un filament réalisé dans un matériau conducteur. Le dispositif de transition 10 comprend donc au moins quatre brins conducteurs : le premier brin 30 et le deuxième brin 32 du premier composant 20, et le premier brin 30 et le deuxième brin 32 du deuxième composant 22. Chaque premier brin 30 forme une âme conductrice. Chaque deuxième brin 32 forme une masse électrique. Chaque extrémité d’alimentation 26 est formée d’un câble coaxial présentant une âme conductrice formée du premier brin 30 et un conducteur externe formé à partir du deuxième brin 32. Chaque extrémité d’alimentation 26 est, par exemple, destinée à être connectée à l’unité d’alimentation 14 via un connecteur pour câbles coaxiaux. Dans les exemples illustrés par les figures 2 et 3, chacun du premier et du deuxième composant 22 comprend une portion primaire 40 et une portion secondaire 42. La portion primaire 40 s’étend entre l’extrémité antennaire 24 du composant et une section intermédiaire 44 du composant. La section intermédiaire 44 est, ainsi, située entre l’extrémité d’alimentation 26 et l’extrémité antennaire 24. La portion secondaire 42 s’étend entre la section intermédiaire 44 du composant et l’extrémité d’alimentation 26 du composant. La portion primaire 40 correspond à une portion du dispositif de transition 10 pour laquelle les deux couples de brins sont écartés l’un de l’autre sur l’étendue de la portion primaire 40 et les brins de chaque couple présentent un diamètre variable sur l’étendue de la portion primaire 40. L’écartement entre les couples de brins est, par exemple, variable. Par le terme « écartement variable », il est entendu que la distance entre les couples de brins (par exemple la distance entre les premiers brins ou les deuxièmes brins) varie (augmente et/ou diminue) sur l’étendue de la portion primaire 40 par rapport à la distance initiale, c’est-à-dire la distance aux extrémités antennaires 24. La variation est, par exemple, constante. Dans un cas particulier, l’écartement entre les couples de brins augmente progressivement d’une même valeur. De préférence, au sein d’un même couple de brins, l’écartement entre les brins reste constant et l’écartement considéré est seulement l’écartement entre les couples de brins. Par le terme « diamètre variable », il est entendu que le diamètre des brins de chaque couple varie (augmente ou diminue) sur l’étendue de la portion primaire 40 par rapport au diamètre initial, c’est-à-dire le diamètre aux extrémités antennaires 24. De préférence, au sein d’un même couple de brins, le diamètre des brins varie de la même manière. En particulier, dans un exemple de mise en œuvre, l’écartement entre les couples de brins et le diamètre des brins de chaque couple sur l’étendue de la portion primaire 40 sont choisis de sorte que l’impédance de chaque couple de brins est sensiblement constante sur l’étendue de la portion primaire 40. Par le terme « sensiblement constante », il est entendu que l’impédance ne varie pas d’une valeur de plus de 5% sur l’étendue de la portion primaire 40. En particulier, le diamètre variable de chaque brin sur l’étendue de la portion primaire 40 a été choisi de sorte à compenser les variations d’impédance de chaque couple pour l’écartement considéré entre les couples de brins. Ainsi, sur l’étendue de la portion primaire 40, les brins sont écartés et le diamètre des brins varie également en fonction de l’écartement des brins. L’écartement entre les brins depuis l’extrémité antennaire 24 vers la section intermédiaire 44 est par exemple compris entre 13 millimètres (mm) et 20 mm. La variation du diamètre des brins depuis l’extrémité antennaire 24 vers la section intermédiaire 44 est, par exemple, comprise entre 0,6 mm et 1,2 mm. Dans un exemple de mise en œuvre, l’écartement entre les couples de brins est croissant depuis l’extrémité antennaire 24 sur l’étendue de la portion primaire 40. Ainsi, les couples de brins sont progressivement écartés l’un de l’autre depuis les extrémités antennaires 24, ce qui facilite ensuite la formation d’un câble coaxial dans la portion secondaire 42. La portion secondaire 42 s’étend entre la section intermédiaire 44 de chaque composant 20, 22 et l’extrémité d’alimentation 26 du composant 20, 22. Dans l’exemple illustré par les figures 2 et 3, le deuxième brin 32 de chaque couple est déformé sur l’étendue de la portion secondaire 42 de sorte à entourer progressivement le premier brin 30 du même couple de brins depuis la section intermédiaire 44 vers l’extrémité d’alimentation 26 pour former un câble coaxial à l’extrémité d’alimentation 26. Avantageusement, l’écartement entre les deux couples de brins ne varie pas et est constant sur l’étendue de la portion secondaire 42. Cela permet de ne pas engendrer de variations additionnelles d’impédance. En variante, l’écartement entre les deux couples de brins varie sur l’étendue de la portion secondaire 42, et les diamètres des brins aussi. En particulier, la illustre différentes sections du dispositif de transition 10, c’est-à-dire du premier composant 20 et du deuxième composant 22. En particulier, la portion A correspond aux extrémités antennaires 24 de chaque composant 20, 22. La portion B correspond à la portion primaire 40. Les sections illustrées pour la portion B correspondent à l’écartement progressif des deux couples de brins et à une variation du diamètre des brins permettant de compenser les variations d’impédance résultant de cet écartement progressif. La portion C correspond à la portion secondaire 42. La portion C illustre la déformation progressive de l’un des deux brins de chaque couple jusqu’à ce que ledit brin entoure l’autre brin pour former un câble coaxial (en intermédiaire il est formé un balun à ligne coaxial à fente). La portion D correspond aux extrémités d’alimentation 26, c’est-à-dire que la section du dispositif de transition 10 correspond à deux câbles coaxiaux prêts à être connectés à des connecteurs coaxiaux. Avantageusement, l’espace entre les couples de brins est rempli par un milieu diélectrique. Le milieu diélectrique est de préférence un milieu solide, tel que du plastique. Cela permet une meilleure isolation de chaque couple de brins et, ainsi, une réduction de l’espace entre les brins. En variante, le milieu diélectrique est de l’air. Un exemple de procédé de fabrication du dispositif de transition 10 va maintenant être décrit en référence aux figures 4 à 7. Le procédé de fabrication comprend une étape de fourniture de deux couples de brins, soit au total quatre brins. L’un des couples de brins est propre à transporter un signal présentant une première polarisation, et l’autre couple de brins est propre à transporter un signal présentant une deuxième polarisation différente de la première polarisation. Le procédé de fabrication comprend une étape de détermination d’un diamètre variable pour les brins de chaque couple en fonction d’un écartement des couples de brins par rapport à une position initiale des couples de brins les uns par rapport aux autres. Lors de cette étape de détermination, chaque couple de brins transporte un signal présentant une polarisation différente de l’autre couple de brins. Lors de cette étape de détermination, de préférence, l’écartement entre les brins reste constant au sein d’un même couple de brins. Au cours de l’écartement des deux couples de brins, il est mesuré ou calculé l’impédance de chaque couple de brins. La mesure est, par exemple, réalisé par un appareil de mesure d’impédance. Il est, par exemple, obtenu une courbe représentative de l’impédance de chaque couple de brins au fur et à mesure de l’écartement. Le diamètre des brins de chaque couple est alors déterminé de sorte à compenser les variations d’impédance déterminées pour chaque couple de brins. Ainsi, l’impédance reste sensiblement constante par rapport à l’impédance de chaque couple à la position initiale (extrémité antennaire 24). La illustre l’écartement d’un couple de brins transportant un signal présentant une polarisation rectiligne horizontale par rapport à un couple de brins transportant un signal présentant une polarisation rectiligne verticale. La illustre l’évolution de l’impédance du couple de brins transportant le signal présentant la polarisation rectiligne horizontale au cours de l’écartement des couples de brins. La illustre l’évolution de l’impédance du couple de brins transportant le signal présentant la polarisation rectiligne verticale au cours de l’écartement des couples de brins. Comme visible sur ces figures, l’impédance de chaque couple de brins varie du fait de l’écartement des couples de brins. La illustre les variations de diamètres des brins de chaque couple permettant de compenser les variations d’impédance illustrées sur les figures 5 et 6. Notamment, à l’extrémité antennaire 24, chaque brin du premier couple de brins présente un diamètre R1H et chaque brin du deuxième couple de brins présente un diamètre R1V. Au cours de l’éloignement des couples de brins, chaque brin du premier couple de brins présente, sur les sections représentées, des diamètres R2H et R3H, et chaque brin du deuxième couple de brins présente, sur les sections représentées, des diamètres R2V et R3V. Une fois le diamètre des brins déterminé pour un écartement prédéfini, le procédé de fabrication comprend une étape de fabrication du dispositif de transition 10 de sorte que les couples de brins présentent l’écartement déterminé sur toute l’étendue (longueur) desdits couples de brins et que chaque couple de brins présente le diamètre variable déterminé sur l’étendue desdits brins. La fabrication est, de préférence, réalisée par fabrication additive. A l’issue de la fabrication additive, il est obtenu un dispositif réalisé dans un même matériau (plastique par exemple). Les zones du dispositif correspondant aux brins et aux câbles coaxiaux sont alors métallisées de sorte à obtenir le dispositif de transition 10. Optionnellement, des connecteurs pour câbles coaxiaux sont insérés sur les extrémités d’alimentation 26 du dispositif de transition 10. Ainsi, le dispositif de transition 10 permet de s’affranchir d’une cavité résonnante. En effet, seuls deux composants d’acheminement présentant à l’une de leurs extrémités deux brins et à l’autre extrémité un câble coaxial permettent d’effectuer la transition. De ce fait, la transition est moins limitée en bande passante. Elle reste également compacte et les pertes sont limitées. Un tel dispositif de transition 10 est particulièrement adapté pour être réalisé par fabrication additive. Un tel procédé de fabrication est simple et présente un coût réduit. L’homme du métier comprendra que les modes de réalisation et variantes précédemment décrits peuvent être combinés pour former de nouveaux modes de réalisation pourvu qu’ils soient compatibles techniquement. En particulier, les exemples ont été décrits dans le cas de polarisations rectilignes verticale et horizontale. Néanmoins, l’homme du métier comprendra que ces exemples se généralisent à des polarisations elliptiques ou circulaires, puisque de telles polarisations résultent de la combinaison de polarisations verticale et horizontale déphasées l’une par rapport à l’autre. Dispositif de transition (10) entre une antenne (12) et une unité d’alimentation (14), le dispositif (10) comprenant : un premier composant (20) propre à acheminer un signal présentant une première polarisation, un deuxième composant (22) propre à acheminer un signal présentant une deuxième polarisation, la deuxième polarisation étant différente de la première polarisation, chacun du premier composant (20) et du deuxième composant (22) ayant une extrémité, dite extrémité antennaire (24), destinée à être connectée à l’antenne (12) et une extrémité, dite extrémité d’alimentation (26), destinée à être connectée à l’unité d’alimentation (14), chaque extrémité antennaire (24) étant formée d’un couple de brins conducteurs comprenant un premier brin (30) formant une âme conductrice et un deuxième brin (32) formant une masse, chaque extrémité d’alimentation (26) étant formée d’un câble coaxial présentant une âme conductrice formée du premier brin (30) et un conducteur externe formé à partir du deuxième brin (32). Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel chacun du premier composant (20) et du deuxième composant (22) comprend une portion primaire (40) s’étendant entre l’extrémité antennaire (24) du composant et une section intermédiaire (44) du composant (20, 22), les deux couples de brins étant écartés l’un de l’autre sur l’étendue de la portion primaire (40) et les brins de chaque couple présentant un diamètre variable sur l’étendue de la portion primaire (40). Dispositif (10) selon la revendication 2, dans lequel l’écartement entre les brins et le diamètre des brins de chaque couple sur l’étendue de la portion primaire (40) sont choisis de sorte que l’impédance de chaque couple de brins soit sensiblement constante sur l’étendue de la portion primaire (40). Dispositif (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’écartement entre les couples de brins est croissant depuis l’extrémité antennaire (24) vers la section intermédiaire (44). Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel l’espace entre les couples de brins est rempli par un milieu diélectrique, le milieu diélectrique étant de préférence un milieu solide. Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendication 2 à 5, dans lequel chacun du premier composant (20) et du deuxième composant (22) comprend une portion secondaire (42) entre la section intermédiaire (44) du composant et l’extrémité d’alimentation (26) du composant, le deuxième brin (32) de chaque couple étant déformé, depuis la section intermédiaire (44), sur l’étendue de la portion secondaire (42), de sorte à entourer progressivement le premier brin (30) du même couple de brins pour former un câble coaxial à l’extrémité d’alimentation (26). Dispositif (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le dispositif (10) a été réalisé par fabrication additive. Ensemble comprenant une antenne (12) et un dispositif de transition (10) entre l’antenne (12) et une unité d’alimentation (14), le dispositif de transition (10) étant selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel l’antenne (12) et le dispositif de transition (10) ont été réalisés au cours d’une même fabrication additive. Ensemble selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l’antenne (12) est une antenne ultra large bande à double polarisation.