FR2598035A1

FR2598035A1 - Wide-band elbowed microwave guide and method of manufacturing such a guide

Info

Publication number: FR2598035A1
Application number: FR8606207A
Authority: FR
Inventors: Jacques Legendre
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1986-04-29
Filing date: 1986-04-29
Publication date: 1987-10-30
Also published as: FR2598035B1

Abstract

The invention relates to an elbowed microwave guide capable of guiding two rectilinear electromagnetic waves with crossed polarisation, the right cross-section of the guide being cruciform so as to suppress the formation of higher modes which engender cutoff frequencies. Application to microwave lines in radar or telecommunication systems.

Description

CUIDE COUDE HYPERFREQUENCE A LARGE BANDE
ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL GUIDE
La présente invention concerne un guide coudé hyper fréquence, fonctionnant à la large bande de fréquence, apte à guider
deux ondes électromagnétiques à polarisation rectilignes ortho
gonales, elle concerne également un procédé de fabrication d'un tel
guide.WIDE BAND HYPERFREQUENCY ELBOW
AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A GUIDE
The present invention relates to a curved hyper frequency guide, operating at the wide frequency band, capable of guiding
two electromagnetic waves with ortho rectilinear polarization
gonales, it also relates to a process for manufacturing such a
guide.

Un guide coudé hyperfréquence à section droite carrée, clas
sique, comporte deux faces opposées courbées selon un même rayon
de courbure et deux autres faces opposées dont les arêtes sont
courbées selon ce même rayon de courbure. Lorsque deux ondes
électromagnétiques rectilignes à polarisation croisée se propagent à
l'intérieur d'un tel guide, I'onde dont le champ électrique est
perpendiculaire à une face courbée, a un trajet plus court que l'onde
dont le champ électrique est perpendiculaire à une face dont les
arêtes sont courbées. Les ondes se retrouvent à la sortie du guide
retardées l'une par rapport à l'autre. Le déphasage différentiel de
ces deux ondes est lié à la différence de longueur électrique que
parcourt chacune de ces ondes, cette différence provenant de la
déformation du guide.An angled microwave guide with square cross section, class
sique, has two opposite faces curved by the same radius
of curvature and two other opposite faces whose edges are
curved according to this same radius of curvature. When two waves
cross-polarized electromagnetic waves propagate at
inside such a guide, the wave whose electric field is
perpendicular to a curved face, has a shorter path than the wave
whose electric field is perpendicular to a face whose
edges are curved. The waves are found at the exit of the guide
delayed relative to each other. The differential phase shift of
these two waves is related to the difference in electrical length that
travels through each of these waves, this difference coming from the
deformation of the guide.

Bien que les champs électriques soient toujours orthogonaux à
la sortie du guide coudé, ils présentent donc un déphasage diffé
rentiel perturbateur pour le fonctionnement qu'il convient de com
penser ou de supprimer.Although the electric fields are always orthogonal to
the output of the bent guide, they therefore have a different phase shift
disruptive to the functioning that should be com
think or delete.

Pour supprimer ce déphasage différentiel entre les deux ondes
qui se propagent dans un guide coudé, il est connu d'effectuer une
courbure non pas selon deux faces opposées mais selon deux arêtes
du guide diagonalement opposées.To remove this differential phase difference between the two waves
which propagate in a bent guide, it is known to carry out a
curvature not on two opposite sides but on two edges
of the guide diagonally opposite.

Cependant, il apparaît qu'un tel guide coudé présente des
perturbations de fonctionnement qui se manifestent par l'apparition
de fréquences de coupure dans la bande de fréquences d'utilisation
de certaines applications. Après de nombreux essais, il s'est avéré que c'était lorsque l'on élargissait la bande de fréquence d'utilisation que ces perturbations apparaissaient. Il s'est avéré également que ces perturbations provenaient de la création de modes supérieurs qui faisaient apparaître ces fréquences de coupure. La Demanderesse a procédé à de nombreuses expériences et à de nombreuses mesures pour connaître l'origine de ces fréquences de coupure.However, it appears that such a bent guide presents
functional disturbances manifested by the appearance
of cut-off frequencies in the operating frequency band
of certain applications. After numerous tests, it turned out that it was when the operating frequency band was widened that these disturbances appeared. It also turned out that these disturbances came from the creation of higher modes which made these cut-off frequencies appear. The Applicant has carried out numerous experiments and numerous measurements to determine the origin of these cut-off frequencies.

C'est donc à la suite de ces nombreuses expériences que la
Demanderesse a trouvé que les modes supérieurs étaient créés par 'les défauts de symétrie que présente le guide coudé, ces défauts étant d'autant plus gênant que les fréquences sont élevées. En effet, les guides coudés, bien que fabriqués avec une grande précision, présentent des défauts d'orthogonalité des faces les unes par rapport aux autres. Cette imprécision entraîne des décompositions des vecteurs champ électrique qui font apparaître une composante suivant une diagonale du carré que constitue chaque section droite du guide. Cette composante correspond à la création d'un mode supérieur.8
La présente invention a pour objet un guide coudé qui permet de remédier à ce problème.It is therefore following these many experiences that the
The Applicant has found that the higher modes were created by the defects of symmetry presented by the bent guide, these defects being all the more troublesome the higher the frequencies. Indeed, the angled guides, although manufactured with great precision, have orthogonality defects of the faces with respect to each other. This imprecision leads to decompositions of the electric field vectors which reveal a component along a diagonal of the square that constitutes each cross section of the guide. This component corresponds to the creation of a higher mode.8
The present invention relates to a bent guide which makes it possible to remedy this problem.

La présente invention a plus particulièrement pour objet un guide d'onde coudé hyperfréquence apte à guider deux ondes électromagnétiques rectilignes à polarisation croisée, principalement caractérisé en ce que la section droite du guide est cruciforme, les plans de guidage de l'une des deux ondes étant orthogonaux aux plans de guidage de l'autre onde. The present invention more particularly relates to a curved microwave waveguide capable of guiding two rectilinear electromagnetic waves with crossed polarization, mainly characterized in that the cross section of the guide is cruciform, the guide planes of one of the two waves being orthogonal to the guide planes of the other wave.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustree par les schémas annexés, qui représentent: - la figure 1, une vue en perspective d'un guide selon l'invention et selon un premier mode de réalisation; - la figure 2, une section droite du guide selon l'invention correspondant à la coupe AA'; - la figure 3, une vue en perspective d'un guide selon l'invention selon un deuxième mode de réalisation. The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given by way of nonlimiting example and illustrated by the appended diagrams, which represent: - Figure 1, a perspective view of a guide according to the invention and according to a first embodiment; - Figure 2, a cross section of the guide according to the invention corresponding to section AA '; - Figure 3, a perspective view of a guide according to the invention according to a second embodiment.

Sur la figure 1 on a représenté un guide coudé hyperfréquence selon un premier mode de réalisation, ce premier mode correspondant à une courbure en forme d'arc de cercle. In Figure 1 there is shown a microwave curved guide according to a first embodiment, this first mode corresponding to a curvature in the form of an arc of a circle.

Ce guide comporte deux plans de guidage I et 2 pour une première onde. Le champ électrique de cette onde représenté par un vecteur El, est parallèle à ces deux plans 1 et 2. Ces deux plans espacés d'une longueur a prédéterminée sont fermés en partie par deux autres plans 11 et 22. This guide has two guide planes I and 2 for a first wave. The electric field of this wave represented by a vector El, is parallel to these two planes 1 and 2. These two planes spaced apart by a predetermined length are partially closed by two other planes 11 and 22.

Le guide comprend également deux plans de guidage 3 et 4, guidant une deuxième onde. Le champ électrique de cette onde représenté par un vecteur E2 est parallèle à ces deux plans 3 et 4. The guide also includes two guide planes 3 and 4, guiding a second wave. The electric field of this wave represented by a vector E2 is parallel to these two planes 3 and 4.

Ces deux plans sont espacés de la longueur a prédéterminée. Le guide comprend également deux autres plans 33 et 44 qui permettent de fermer en partie la zone de guidage réalisée par les plans 3 et 4.These two planes are spaced apart by the predetermined length. The guide also includes two other planes 33 and 44 which make it possible to partially close the guide zone produced by the planes 3 and 4.

La figure 2, représente une section droite du guide selon la coupe AA'. Figure 2 shows a cross section of the guide along section AA '.

Les plans 1, 2 et 3, 4 sont orthogonaux. La partie commune formée par le croisement des plans 1, 2 et 3, 4 définit un espace dans le plan de cette coupe, correspondant à un carré. Ce carré fictif (sans côté, ces côtés étant représentés en pointillés) est engendré par l'arête 5 formée par l'intersection du plan il et du plan 33, I'arête 6 formée par l'intersection du plan 22 et du plan 33, par l'arête 7 formée par l'intersection du plan 22 et du plan 44 et par l'arête 8 formée par l'intersection du plan 11 et du plan 44. Planes 1, 2 and 3, 4 are orthogonal. The common part formed by the crossing of planes 1, 2 and 3, 4 defines a space in the plane of this section, corresponding to a square. This fictitious square (without side, these sides being shown in dotted lines) is generated by the edge 5 formed by the intersection of the plane il and the plane 33, the edge 6 formed by the intersection of the plane 22 and the plane 33 , by the edge 7 formed by the intersection of the plane 22 and the plane 44 and by the edge 8 formed by the intersection of the plane 11 and the plane 44.

Le guide ainsi réalisé est courbé suivant un arc de cercle, la courbure étant pratiquée dans le même sens sur les arêtes 5 et 7 par exemple. Ces arêtes sont diagonalement opposées par rapport au carré fictif défini précédemment. The guide thus produced is curved in an arc, the curvature being formed in the same direction on the edges 5 and 7 for example. These edges are diagonally opposite with respect to the fictitious square defined above.

En effet, une première arête est formée par l'intersection d'une partie d'un premier plan perpendiculaire au champ électrique d'une onde et d'une partie d'un deuxième plan parallèle à ce champ électrique, la deuxième arête est formée par l'intersection d'une partie d'un troisième plan perpendiculaire au champ électrique de l'autre onde et d'une partie d'un quatrième plan parallèle à ce champ électrique. Indeed, a first edge is formed by the intersection of part of a first plane perpendicular to the electric field of a wave and part of a second plane parallel to this electric field, the second edge is formed by the intersection of part of a third plane perpendicular to the electric field of the other wave and part of a fourth plane parallel to this electric field.

La décomposition des vecteurs El et E2 qui se faisait suivant la diagonale 6-8 lorsque le guide avait une section droite carrée est empêchée par les parties des plans 22 et 33 qui forment l'arête 6 et pour les parties des plans 11 et 44 qui forment l'arête 8. The decomposition of the vectors El and E2 which was done along the diagonal 6-8 when the guide had a square cross section is prevented by the parts of the planes 22 and 33 which form the edge 6 and for the parts of the planes 11 and 44 which form edge 8.

La forme cruciforme ainsi décrite permet d'interdire la création de modes supérieurs qui introduisent des fréquences de coupure dans la bande de fonctionnement du guide coudé. Un tel guide permet également de supprimer les déphasages différentiels entre les deux ondes propagées. The cruciform shape thus described makes it possible to prohibit the creation of higher modes which introduce cut-off frequencies into the operating band of the bent guide. Such a guide also makes it possible to eliminate the differential phase shifts between the two propagated waves.

Sur la figure 3, on a représenté un deuxième mode de réalistion, ce deuxième mode correspond à une forme en S. Le guide est courbé sur une partie selon une courbure et sur une autre partie selon une courbure opposée de manière à décrire un S. Les courbures sont pratiquées également sur deux arêtes diagonalement opposées 5 et 7 par exemple. In Figure 3, there is shown a second embodiment, this second mode corresponds to an S shape. The guide is curved over a part with a curvature and over another part with an opposite curvature so as to describe an S. The curvatures are also made on two diagonally opposite edges 5 and 7 for example.

Le guide coudé selon l'invention peut être utilisé dans un systeme radar ou dans le domaine des télécommunications. The bent guide according to the invention can be used in a radar system or in the field of telecommunications.

Le guide est réalisé par une technique d'électroformage. On dispose d'un mandrin coudé de forme requise, ayant donc une section cruciforme,- et le degré de courbure désiré. Le mandrin est de préférence en aluminium. On procède ensuite à un dépôt d'une ou plusieurs couches de métal bon conducteur, par électrolyse. Le guide est ensuite laissé dans un bain qui dissout le mandrin d'aluminium. The guide is produced by an electroforming technique. There is a bent mandrel of required shape, therefore having a cruciform section, - and the desired degree of curvature. The mandrel is preferably made of aluminum. One or more layers of good conductive metal are then deposited by electrolysis. The guide is then left in a bath which dissolves the aluminum mandrel.

Claims

1. Curved microwave waveguide capable of guiding two cross-polarized rectilinear electromagnetic waves, characterized in that the cross section of the guide is cruciform, the guide planes (1, 2) of one of the two waves being orthogonal to the guide planes (3, 4) of the other wave.

2. Guide according to claim 1, characterized in that the curvature of the guide is produced according to two edges (5, 7), a first edge (5) being formed by the intersection of a part of a first plane () 1) perpendicular to the electric field (El) of a wave and part of a second plane (33) parallel to this electric field, the second edge (7) being formed by the intersection of a part of a third plane (44) perpendicular to the electric field (E2) of the other wave and part of a fourth plane (22) parallel to this high, electric field.

3. Guide according to claim 1 or 2, characterized in that the curvature is produced in the form of an arc of a circle.

4. Guide according to claim 1 or 2, characterized in that the curvature is made in the form of S.

5. Microwave line, in a radar or telecommunications system, comprising an angled guide according to any one of claims 1 to 4.

6. A method of manufacturing a wideband microwave bent guide, characterized in that it consists in using a bent mandrel of cruciform section, in carrying out one or more layers of conductive metal by electrolysis and in plunging the mandrel covered with metal conductor in a bath which dissolves the mandrel.

7. The manufacturing method according to claim 6, characterized in that the mandrel is made of aluminum.