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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY S.A., résidant à ANVERS.
SYSTEME DE TRANSMISSION POUR HAUTE FREQUENCEo
La présente invention est relative aux dispositifs transducteurs pour ondes ultra-courtes et plus particulièrement à des arrangements trans - ducteurs permettant d'effectuer le couplage de l'énergie d'ondes ultra-cour- tes entre deux types différents de guides d'ondes.
Dans le brevet principal on a décrit des guides d'ondes pour on- des ultra-courtes comprenant généralement une ligne de transmission du type à conducteur de ligne sur conducteur de terre, sur laquelle l'énergie d'ondes ultre-courtes peut se propager selon un mode simulant un mode TEM. Dans ce type de ligne de transmission on utilise comme conducteur de terre un conduc- teur plan parallèlement auquel est disposé un conducteur de ligne qui en est séparé par une bande ou une couche de substance diélectrique.
Le conducteur de ligne et le conducteur plan sont de préférence de largeurs différentes, c'est-à-dire que le conducteur plan est plus large que le conducteur de ligne de manière à ce qu'il apparaisse comme une surface conductrice Infinie par rapport au conducteur de ligne, assurant ainsi une distribution du champ élec- trique caractérisée généralement par le mode TEM. Par exemple on pesa- que la distribution de ce champ est similaire à celle qui se produit entre l'un des conducteurs d'un système à conducteurs parallèles théoriquement parfait et le plan neutre entre ces deux conducteurso Les paramètres importants de ce type de ligne de transmission sont la largeur du conducteur de ligne et l'écartement diélectrique entre le conducteur de ligne et le conducteur plan.
L'un des objets de la présente invention est de prévoir un trans- ducteur permettant d'effectuer le couplage de l'énergie d'ondes ultra-courtes entre un guide d'ondes du type à conducteur de ligne sur conducteur de terre et un guide d'ondes du type rectangulaire ; autre objet de la présente in-
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vention encore de prévoir un dispositif transducteur conçu de telle manière que le couplage de l'énergie propagée est obtenu sans distorsion appréciable du mode de propagation.
Suivant l'une des caractéristiques de la présente invention, on prolonge un guide d'ondes du type à conducteur de ligne sur conducteur de terre dans le guide d'ondes du type rectangulaire, la portion du guide d'on- des à conducteur de ligne sur conducteur de terre étant pourvue d'une struc- ture conductrice propre à effectuer une excitation convenable des champs é- lectrique et magnétique à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire de ma- nière à permettre la propagation de l'énergie suivant le mode TE10.
Plusieurs dispositions différentes de la portion transductrice du guide d'ondes à con- ducteur de ligne sur conducteur de terre sont possibles, l'une consistant à prévoir une surface agrandie du conducteur de ligne à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire et une autre consistant à prévoir une colonnette con- ductrice disposée pratiquement dans l'axe du guide d'ondes rectangulaire et couplée au conducteur de ligne.
D'autres arrangements comprennent la prévi- sion de conducteurs disposés à angle droit par rapport au conducteur de ligne et occupant partiellement ou totalement la section du guide d'ondes rectan- gulaire, selon le caso
Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaî- tront clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réa- lisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-an- nexés dans lesquels :
La fig. 1 montre une vue en coupe longitudinale d'une forme de transducteur conçu selon les principes de la présente invention.
La fig. 2 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 2-2 de la fige 1.
La figo 3 montre une vue en coupe longitudinale d'une forme modi- fiée de transducteur.
La fige 4 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 4-4 de la figo 3.
La figo 5 montre une vue en coupe transversale, similaire à la vue de la figo 4, d'un autre exemple de réalisation de la présente invention.
La figo 6 montre une vue en coupe longitudinale d'un autre exem- ple de réalisation de la présente invention et
La figo 7 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 7-7 de la fige 6.
Les Fige. 1 et 2 montrent un guide d'ondes du type à conducteur de ligne sur conducteur de terre comprenant un premier conducteur 1 et un second conducteur 2, séparés par une mince bande ou couche de substance dié- lectrique 3o Les deux conducteurs 1 et 2 se présentent de préférence sous la forme d'une bande plate, le premier conducteur étant plus large que le second conducteur de telle sorte que la propagation de l'énergie d'ondes ul- tra-courtes s'y effectue suivant un mode approximativement TEM comme exposé précédemmento La substance diélectrique peut être du polystyrène, du polyé- thylène, du Teflon, de la fibre de verre ou de la fibre de verre laminée im- prégnée de Teflon, du quartz ou toute autre substance appropriée de qualité diélectrique élevée.
Les conducteurs 1 et 2 sont de préférence formés sur la bande diélectrique par l'une des techniques connues des circuits imprimés; de préférence par un procédé de décapage électrolytique.
Ainsi que le montrent les Figs. 1 et 2 le guide d'ondes du type à conducteur de ligne sur conducteur de terre se prolonge à travers une fente 4 ménagée dans l'une des parois 5 du guide d'ondes rectangulaire 6. Bien que les deux guides d'ondes soient montrés comme étant disposés à angle droit, il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que le guide d'ondes du type con-
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ducteur de ligne sur conducteur de terre peut être disposé de manière à fo r- mer un angle différent de 90 par rapport au guide d'ondes 6.
Le premier conducteur 1 est connecté à la paroi 5 et se prolonge au delà de celle-ci dans le guide d'ondes rectangulaire, sur une distance pro- pre à réaliser les effets recherchés d'adaptation d'impédance. Dans certai- nes constructions de transducteur le premier conducteur 1 peut se terminer à la paroi 5, mais dans la présente réalisation il est préférable qu'il se prolonge partiellement à travers le guide d'ondes. La bande diélectrique 3 peut également se terminer partiellement à travers le guide d'ondes mais elle est montrée ici comme se prolongeant dans toute l'étendue dudit guide d'ondes, du fait que cette bande est normalement utilisée comme support pour les con- ducteur 1 et 2.
Le conducteur de ligne 2 se prolonge dans le guide d'ondes rectangulaire, tout en étant espacé de la paroi 5, la fente 4 étant suffisam- ment large pour permettre un dégagement mécanique et électrique appropriés.
Un conducteur 7 adjacent à l'extrémité intérieure du conducteur 2 est disposé transversalement par rapport à celui-ci de manière à effectuer l'injection désirée de l'énergie d'ondes ultra-courtes pénétrant dans le guide d'ondes rectangulaire depuis le guide d'ondes à conducteur deligne sur conducteur de terre et vice versa. Le conducteur 7 peut être constitué par une portion séparée de substance conductrice attachée au conducteur 2 ou bien il peut en faire partie intégrante ainsi qu'il est montré, ledit conducteur 7 étant pré- déterminé et décapé en même temps que le conducteur 2. On voit que le con- ducteur 2 se prolonge au delà du conducteur transversal 7 de manière à pro- duire un tronçon 8 dont la longueur et la largeur sont propres à produire une adaptation d'impédance optimum pour la fréquence de fonctionnement.
Le guide d'ondes rectangulaire comporte à la partie arrière du conducteur 1 un espace 9 qui peut être réglé par la sonde d'accord 10.
A titre d'exemple de fonctionnement d'un transducteur conçu sui- vant les exemples de réalisations montrés aux Figs. 1 et 2, les dimensions suivantes sont données ici pour un modèle réel conçu pour un fonctionnement à 4700 mégahertz. Le guide d'ondes rectangulaire est de 50,8 m/m x 25,4 m/m, le conducteur 1 choisi ayant une largeur de 50,8 m/m de manière à pouvoir ê- tre reçu à l'intérieur du guide d'ondes rectangulaire, tandis que le conduc- teur de ligne 2 a une largeur de 5,58 m/m. Le conducteur 7 est de même lar- geur que le conducteur de ligne 2 et est distant de 9,525 m/m de la paroi inférieure du guide d'ondes, tel qu'il est représenté à la fig. 2. On a choi- si pour le conducteur 7 une longueur de 4,762 m/m. Le tableau ci-dessous donne le rapport onde stationnaire - voltage pour les fréquences correspon- dantes indiquées.
EMI3.1
<tb>
Fréquence <SEP> mégahertz <SEP> Rapport <SEP> onde
<tb>
<tb> @ <SEP> stationnaire-voltage
<tb>
<tb> 4400 <SEP> 1.69
<tb>
<tb> 4450 <SEP> 1.58
<tb>
<tb> 4500 <SEP> 1.47
<tb>
<tb> 4550 <SEP> 1.45
<tb>
<tb> 4600 <SEP> 1.305
<tb>
<tb> 4650 <SEP> 1.05
<tb>
<tb> 4700 <SEP> 1.05
<tb>
<tb> 4750 <SEP> 1.08
<tb>
<tb> 4800 <SEP> 1.19
<tb>
<tb> 4850 <SEP> 1.315
<tb>
<tb> 4900 <SEP> 1.45
<tb>
<tb> 4950 <SEP> 1.58
<tb>
<tb> 5000 <SEP> 1.73
<tb>
Ces chiffres de fonctionnement représentent les résultats obte- nus avec un modèle de laboratoire que l'on pourrait sans aucun doute perfec- tionner en modifiant les dimensions des conducteurs 1, 2 et 7.
Les Figs. 3 et 4 montrent une structure de transducteur similai-
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re dans laquelle le conducteur la traverse complètement le guide d'ondes rec- tangulaire 6a et, en fait, constitue la plaque d'extrémité de celui-ci. On voit que le conducteur 2a comporte un conducteur transversal 7a permettant une excitation correcte du champs d'émission. Le conducteur 2a comporte de plus une colonnette conductrice 11 disposée pratiquement coaxialement au gui- de d'ondes et se prolongeant dans la direction de propagation des ondes.
On a remarqué que dans cet exemple de réalisation le conducteur transversal 7a pourrait être omis, la colonnette 11 assurant l'injection correcte de l'é- nergie d'ondes ultra-courtes. On pense cependant que le conducteur transver- sal 7a amélioré encore et assure une émission correcte de ,l'énergie d'ondes ultra-courtes. L'adaptation d'impédance correcte est obtenue en déterminant les dimensions du conducteur transversal 7a et du tronçon 8.
La fig. 5 montre un transducteur similaire à celui qui est montré aux figs. 3 et 4 et dans lequel le conducteur de ligne 2b comporte une région agrandie 12 disposée pratiquement au centre du guide d'ondes rectangulaire 6b.
Pour améliorer encore le transfert de l'énergie depuis le guide d'ondes du type à conducteur de ligne sur conducteur de terre jusqu'au guide d'ondes rec- tangulaire on a prévu une colonnette 11a située au centre de la région 12 et se prolongeant dans l'axe du guide d'ondes 6b. Bien que la région 12 soit montrée comme étant circulaire elle peut naturellement être elliptique ou de toute forme désirée propre à assurer le transfert de l'énergie suivant le mo- de désiré.
Les figs. 6 et 7 montrent un autre dispositif transducteur dans lequel le guide d'ondes rectangulaire 6c comporte une extrémité fermée 13 et une paire de fentes 14 et 15 ménagées dans deux de ses parois opposées et si- tuées dans le même alignement. Un conducteur 16 est disposé transversalement au guide d'ondes, en position légèrement décalée par rapport au plan des deux fentes 14 et 15 avec lequel il forme un angle droit, les extrémités dudit conducteur 16 étant fixées aux parois latérales 17 et 18 du guide d'ondes.
Le guide d'ondes à conducteur de ligne sur conducteur de terre qui comprend les conducteurs 1 et 2 séparés par la bande diélectrique 3, est introduit à travers les fentes 14 et 15, le conducteur 1 étant en contact avec les parois du guide d'ondes et le conducteur 2 étant en contact avec le conducteur 16.
Les fentes 14 et 15 ont des dimensions propres à ménager un écartement méca- nique et électrique approprié entre le conducteur de ligne 2 et les parois du guide d'ondes 6c. Cet exemple de réalisation est particulièrement utile du fait qu'il permet le réglage du guide d'ondes à conducteur de ligne sur conducteur de terre par rapport au guide d'ondes rectangulaire et au conduc- teur transversal 16, ce qui permet d'obtenir une adaptation d'impédance op- timum par un réglage approprié du tronçon 19 du conducteur de ligne 2 se prolongeant au-dessous 16, tel que le montre la figurée L'espace formé par la paroi d'extrémité 13 est désirable du fait qu'il peut exister un contact défectueux entre le conducteur plan 1 et certaines des parois du guide d'on- des 6c.
"Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on com- prendra clairement que cette description est faite seulement à titre d'exem- ple et ne limite pas la portée de l'inventiono
RESUMEo
La présente invention est relative aux dispositifs transducteurs pour ondes ultra-courtes et plus particulièrement à des arrangements trans- ducteurs permettant d'effectuer le couplage de l'énergie d'ondes ultra-cour- tes entre deux types différents de guides d'ondes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY S.A., residing in ANTWERP.
HIGH FREQUENCY TRANSMISSION SYSTEM
The present invention relates to transducer devices for ultra-short waves and more particularly to transducer arrangements making it possible to perform the coupling of the energy of ultra-short waves between two different types of waveguides.
In the main patent, waveguides for ultra-short waves have been described generally comprising a transmission line of the line conductor type on an earth conductor, over which the ultra-short wave energy can be propagated. according to a mode simulating a TEM mode. In this type of transmission line, a parallel plane conductor is used as an earth conductor, to which is arranged a line conductor which is separated from it by a strip or layer of dielectric substance.
The line conductor and the plane conductor are preferably of different widths, i.e. the plane conductor is wider than the line conductor so that it appears as an Infinite conductive surface with respect to the line. line conductor, thus ensuring a distribution of the electric field generally characterized by the TEM mode. For example, we assume that the distribution of this field is similar to that which occurs between one of the conductors of a theoretically perfect parallel conductor system and the neutral plane between these two conductors. The important parameters of this type of line of transmission are the width of the line conductor and the dielectric spacing between the line conductor and the plane conductor.
One of the objects of the present invention is to provide a transducer making it possible to perform the coupling of the ultra-short wave energy between a waveguide of the line conductor on earth conductor type and an earth conductor. rectangular type waveguide; another object of the present in-
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It is also intended to provide a transducer device designed in such a way that the coupling of the propagated energy is obtained without appreciable distortion of the mode of propagation.
According to one of the characteristics of the present invention, a waveguide of the line conductor type on an earth conductor is extended in the waveguide of the rectangular type, the portion of the waveguide having a conductor of line on an earth conductor being provided with a conductive structure suitable for effecting a suitable excitation of the electric and magnetic fields inside the rectangular waveguide so as to allow the propagation of the following energy TE10 mode.
Several different arrangements of the transducer portion of the line conductor-to-earth conductor waveguide are possible, one consisting of providing an enlarged area of the line conductor within the rectangular waveguide and an enlarged area of the line conductor within the rectangular waveguide. another consisting in providing a conductive column disposed substantially in the axis of the rectangular waveguide and coupled to the line conductor.
Other arrangements include the provision of conductors arranged at right angles to the line conductor and partially or totally occupying the section of the rectangular waveguide, as appropriate.
The objects and characteristics of the present invention will emerge clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being given in relation to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 shows a longitudinal sectional view of one form of transducer designed in accordance with the principles of the present invention.
Fig. 2 shows a cross-sectional view taken along line 2-2 of fig 1.
Fig. 3 shows a longitudinal sectional view of a modified form of transducer.
Fig 4 shows a cross sectional view taken along line 4-4 of Fig 3.
Figo 5 shows a cross-sectional view, similar to the view of figo 4, of another exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 6 shows a longitudinal sectional view of another exemplary embodiment of the present invention and
Figo 7 shows a cross-sectional view taken along line 7-7 of fig 6.
The Fige. 1 and 2 show a waveguide of the line conductor on earth conductor type comprising a first conductor 1 and a second conductor 2, separated by a thin strip or layer of dielectric substance 3o The two conductors 1 and 2 are are preferably in the form of a flat strip, the first conductor being wider than the second conductor such that the propagation of the ultrashort wave energy takes place therein in an approximately TEM mode as The dielectric substance may be polystyrene, polyethylene, Teflon, fiberglass or laminated fiberglass impregnated with Teflon, quartz or any other suitable substance of high dielectric quality.
The conductors 1 and 2 are preferably formed on the dielectric strip by one of the known techniques of printed circuits; preferably by an electrolytic pickling process.
As shown in Figs. 1 and 2 the line conductor-on-earth conductor type waveguide extends through a slot 4 in one of the walls 5 of the rectangular waveguide 6. Although the two waveguides are shown as being arranged at right angles, it will be apparent to those skilled in the art that the waveguide of the type con-
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line conductor on earth conductor can be arranged so as to form an angle other than 90 with respect to the waveguide 6.
The first conductor 1 is connected to the wall 5 and extends beyond the latter in the rectangular waveguide, over a distance suitable for achieving the desired effects of impedance adaptation. In some transducer constructions the first conductor 1 may terminate at wall 5, but in the present embodiment it is preferred that it extends partially through the waveguide. The dielectric strip 3 may also terminate partially through the waveguide, but it is shown here as extending throughout the entire extent of said waveguide, since this strip is normally used as a support for the conductors. 1 and 2.
Line conductor 2 extends into the rectangular waveguide, while being spaced from wall 5, slot 4 being wide enough to allow adequate mechanical and electrical clearance.
A conductor 7 adjacent to the inner end of the conductor 2 is arranged transversely to it so as to effect the desired injection of the ultra-short wave energy entering the rectangular waveguide from the guide. line conductor waves on earth conductor and vice versa. The conductor 7 may be constituted by a separate portion of conductive substance attached to the conductor 2 or it may be an integral part thereof as shown, said conductor 7 being predetermined and stripped at the same time as the conductor 2. One sees that the conductor 2 extends beyond the transverse conductor 7 so as to produce a section 8, the length and width of which are suitable for producing an optimum impedance match for the operating frequency.
The rectangular waveguide has at the rear part of the conductor 1 a space 9 which can be adjusted by the tuning probe 10.
By way of example of operation of a transducer designed according to the exemplary embodiments shown in Figs. 1 and 2, the following dimensions are given here for an actual model designed for operation at 4700 megahertz. The rectangular waveguide is 50.8 m / mx 25.4 m / m, the chosen conductor 1 having a width of 50.8 m / m so that it can be received inside the guide d. rectangular waves, while the line conductor 2 is 5.58 m / m wide. Conductor 7 is the same width as line conductor 2 and is 9.525 m / m from the bottom wall of the waveguide, as shown in FIG. 2. A length of 4.762 m / m has been chosen for the conductor 7. The table below gives the standing wave-voltage ratio for the corresponding frequencies shown.
EMI3.1
<tb>
Frequency <SEP> megahertz <SEP> Report <SEP> wave
<tb>
<tb> @ <SEP> stationary-voltage
<tb>
<tb> 4400 <SEP> 1.69
<tb>
<tb> 4450 <SEP> 1.58
<tb>
<tb> 4500 <SEP> 1.47
<tb>
<tb> 4550 <SEP> 1.45
<tb>
<tb> 4600 <SEP> 1.305
<tb>
<tb> 4650 <SEP> 1.05
<tb>
<tb> 4700 <SEP> 1.05
<tb>
<tb> 4750 <SEP> 1.08
<tb>
<tb> 4800 <SEP> 1.19
<tb>
<tb> 4850 <SEP> 1.315
<tb>
<tb> 4900 <SEP> 1.45
<tb>
<tb> 4950 <SEP> 1.58
<tb>
<tb> 5000 <SEP> 1.73
<tb>
These operating figures represent the results obtained with a laboratory model which could undoubtedly be improved by modifying the dimensions of conductors 1, 2 and 7.
Figs. 3 and 4 show a similar transducer structure
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re in which the conductor completely passes through the rectangular waveguide 6a and, in fact, constitutes the end plate thereof. It can be seen that the conductor 2a comprises a transverse conductor 7a allowing correct excitation of the emission fields. The conductor 2a further comprises a conductive column 11 arranged substantially coaxially with the waveguide and extending in the direction of propagation of the waves.
It has been noted that in this exemplary embodiment the transverse conductor 7a could be omitted, the column 11 ensuring the correct injection of the ultra-short wave energy. It is believed, however, that the transverse conductor 7a further improves and ensures proper emission of ultra-short wave energy. The correct impedance matching is obtained by determining the dimensions of the transverse conductor 7a and of the section 8.
Fig. 5 shows a transducer similar to that shown in Figs. 3 and 4 and wherein the line conductor 2b has an enlarged region 12 disposed substantially in the center of the rectangular waveguide 6b.
In order to further improve the transfer of energy from the line conductor-on-earth conductor type waveguide to the rectangular waveguide, a post 11a located in the center of region 12 has been provided. extending along the axis of the waveguide 6b. Although region 12 is shown to be circular, it may of course be elliptical or of any desired shape suitable for ensuring the transfer of energy as desired.
Figs. 6 and 7 show another transducer device in which the rectangular waveguide 6c has a closed end 13 and a pair of slots 14 and 15 formed in two of its opposite walls and located in the same alignment. A conductor 16 is disposed transversely to the waveguide, in a position slightly offset from the plane of the two slots 14 and 15 with which it forms a right angle, the ends of said conductor 16 being fixed to the side walls 17 and 18 of the guide d 'waves.
The line conductor on earth conductor waveguide which comprises the conductors 1 and 2 separated by the dielectric strip 3, is introduced through the slots 14 and 15, the conductor 1 being in contact with the walls of the guide. waves and conductor 2 being in contact with conductor 16.
The slots 14 and 15 have dimensions suitable for providing an appropriate mechanical and electrical spacing between the line conductor 2 and the walls of the waveguide 6c. This exemplary embodiment is particularly useful owing to the fact that it allows the adjustment of the waveguide with line conductor on earth conductor with respect to the rectangular waveguide and to the transverse conductor 16, which makes it possible to obtain optimum impedance matching by appropriate adjustment of section 19 of line conductor 2 extending below 16, as shown in the figure. The space formed by end wall 13 is desirable because there may be a faulty contact between the plane conductor 1 and some of the walls of the waveguide 6c.
Although the principles of the present invention have been described above in connection with particular exemplary embodiments, it will be clearly understood that this description is made only by way of example and does not limit the scope of the invention. 'inventiono
SUMMARY
The present invention relates to transducer devices for ultra-short waves and more particularly to transducer arrangements allowing the coupling of the energy of ultra-short waves between two different types of waveguides.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.