EP0003463A1 - Antenne hyperfréquence montée sur un mât télescopique - Google Patents
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- H01P1/061—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a translation along an axis common to at least two rectilinear parts, e.g. expansion joints
Definitions
- the present invention relates to junctions for microwave waveguides, in particular for guides movable relative to one another. It also relates to the application to the production of a telescopic antenna
- the radar transceiver being located at the command post is connected to the microwave line, when the antenna is in the high position, by a device known as beak of a duck.
- This connection is interrupted when the antenna is in the low position.
- the connection itself is carried out by pressure plating of two flanges, with traps, one flange being integral with the microwave line, the other flange being integral with the transmitter-receiver assembly of the radar.
- connection between two microwave waveguides, which are movable relative to one another is made by the intermediary of a junction comprising two sections of waveguides to which the two are respectively fixed. guides, the two sections being able to slide one inside the other and thereby achieving a telescopic junction, the end of one of the sections being machined so as to constitute a microwave trap preventing leaks to the outside, the microwave energy transmitted from one of the guides to the other.
- each guide constituting a part of the microwave power supply line, transceiver of the antenna radar, one of the guides is integrated into the mobile part of the periscopic mast supporting the antenna, the other guide is integrated into the fixed part of the periscope mast and fixed to the transmitter-receiver unit of the radar, and these two guides are connected via a telescopic junction.
- connection we want to make a connection between two mobile waveguides relative to each other, without it being established a mechanical contact which should be perfect, between them, mechanical contact difficult to achieve .
- the connection is made by a telescopic or sliding junction.
- Figure 1 gives an example of a telescopic junction for connecting two mobile waveguides relative to each other.
- the telescopic junction comprises two sections of waveguide 1 and 2, one of the sections 1 being such that it can penetrate and therefore slide into the other section 2.
- the guide section 1 is connected to a guide d wave 3 which in the particular example cited is part of a microwave power supply line.
- the guide section 2 is connected to another waveguide 4 which constitutes the other part of a microwave supply line.
- the junction is in a waveguide with a circular section and that the waveguides to which this junction is connected are of rectangular section.
- the connection of the guides with circular section and of those with rectangular section uses what are called transitions circular guide rectangular guide in Tee of a type described for example in French patent 1 277 376.
- the end 6 of the section of guide 1 of the telescopic junction which enters the guide section 2 is machined so as to present microwave traps 5 which prevent energy losses outside.
- the diameters of the guide sections 1 and 2 are also determined to allow perfect transmission of energy.
- the action of the traps is improved by the presence of a crown of absorbent material 50 placed between the trap and the outside.
- the other end 7 of the male guide section 1 comprises a load 8, the profile of which is in the form of a staircase 11 intended to absorb the energy propagating with parasitic polarization brought by possible misalignments of the two transitions; there is also a similar load 9 with step staircase 12 at the end 10 of the female guide section 2, and short-circuit plates 13, 14 situated longitudinally and intended to transmit the energy of the circular guides 1 and 2 respectively to the rectangular guides 3 and 4.
- the connector as shown in FIG. 1 is inserted in a set that makes it functional.
- the two parts of the microwave line that is to say the guides 3 and 4, which are movable relative to each other, are each integrated into a tube, in this case the periscopic tube in the case of 'a submarine, and this tube has two parts sliding one inside the other.
- the guides 3 and 4 are connected to the sections 1 and 2 by elbows which make them parallel to the longitudinal axis of the junction and of the tube (FIG. 1).
- the guide 4 for example is made integral with the inner tube 15 by a support 16, while the guide 3 is made integral with the outer tube 17 by means of a support 18.
- the inner tube slides in the outer tube, and in its movement it drives the waveguide which in turn drives the guide section 2 of the junction.
- the sliding junction ensures the transmission of microwave energy from one guide to another.
- FIG. 2 shows a telescopic or sliding junction according to the invention, in which there is only one transition from circular guide to rectangular guide.
- the end 6 of the guide section 1 is machined so as to present traps 5 which prevent energy losses towards the outside, and whose action is reinforced by a ring of absorbent material 50 fixed to the guide section 1
- the other end 7 of the guide section 1 comprises a load 8, in staircase operation 11 and a short-circuit plate 13 on the side where the transition exists circular guide, rectangular guide, this rectangular guide being the feed guide 3.
- the rectangular feed guide 4 is located in the extension of the sliding junction and the passage of the guide section 2 to the guide 4 is done by means of either a transformer quarter-wave adaptation, with a staircase profile or a gradual transition between guide 2 and guide 4; the typed profile is not shown in the drawing.
- FIG. 3 represents another variant of a telescopic junction according to the invention, but in an embodiment using only waveguides of rectangular section.
- the guide section 1 whose end 6 is machined to reveal microwave traps 5 whose action is reinforced by the absorbent material crown 50 arranged around the guide section.
- This guide section 1 can slide inside the second guide section 2 of the sliding junction in which is arranged a quarter-wave matching transformer 51 or a tapered transition.
- the supply guides 3 and 4 are arranged in the respective extension of the sections 1 and 2 to which they are connected by flanges.
- FIG. 4 represents another variant of a telescopic junction according to the invention, but in an embodiment using only waveguides of circular section.
- the guide section 1 has one end 6 in which traps 5 are formed, the action of which is reinforced by the ring of absorbent material 50, the end which penetrates and slides in the guide section 2 comprising a transformer for adapting quarter wave or a typed transition.
- the microwave power waveguides 3 and 4 are respectively fixed by flanges at the ends of the guide sections 1 and 2 of the sliding junction.
- Figures 5 and 6 show a particular application of the telescopic seal according to the invention, in the production of an antenna telescopic, more particularly a submarine antenna.
- Figure 5 relates to the antenna in its lower position
- Figure 6 relates to the antenna in its upper position
- FIG. 5 representing the antenna of a submarine in the low position, antenna using the telescopic seal according to the invention
- the hull of the submarine has been identified by 21, by 22 the kiosk and by 23 the antenna proper, capable of turning, with a rotating joint 24 provided at the upper end of the waveguide 4.
- the guide section 1 of the sliding junction with the waveguide 3 which is associated with it is fixed, rendered secured to the outer tube 17 of the periscope by means not shown in the figure for the sake of clarity.
- the guide section 2 of the sliding junction with the wave guide 4 to which it is connected is movable, made integral, by means not shown, with the movable inner tube 15 of the periscope.
- the lower end 25 of the fixed guide 3 is connected to a fixed transceiver 26.
- FIG. 6 shows the antenna in its high position, that is to say in the position which it must occupy in order to function.
- the inner tube 15 of the periscope is raised, causing in its vertical translational movement the guide section 2 of the sliding junction with the feed guide 4.
- the guide section 2 came to be placed around the guide section 1 performing the junction as shown for example in Figure 1.
- the assembly can operate, the energy being transmitted from guide 3 to guide 4 or vice versa via the junction sliding.
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
- La présente invention concerne des jonctions pour guides d'ondes hyperfréquences, en particulier pour guides mobiles l'un par rapport à l'autre. Elle concerne également l'application à la réalisation d'une antenne télescopique
- Il est des applications techniques dans le domaine des hyperfréquences où le problème du raccord entre deux guides d'ondes mobiles l'un par rapport à l'autre peut se poser. II peut se poser en particulier dans un sous-marin où une antenne de radar peut être fixée au sommet de la partie du mât du périscope qui est mobile, coulissant à l'intérieur de l'autre partie du mât qui elle, est fixe. En plongée, le mât du périscope est baissé, en navigation en surface, le mât est hissé de façon que l'antenne soit située au-dessus des masses métalliques telles le kiosque, qui constituerait un masque. Dans une telle application, la ligne hyperfréquence d'alimentation de l'antenne ne peut être raccordée de façon constante à l'émetteur-récepteur du radar. De fait dans une solution de l'art antérieur, l'émetteur-récepteur du radar étant situé au niveau du poste de commandement est raccordé à la ligne hyperfréquence, lorsque l'antenne est en position haute, par un dispositif connu sous le nom de bec de canard. Ce raccord est interrompu lorsque l'antenne se trouve en position basse. Le raccordement lui-même est réalisé par placage par pression de deux brides, avec pièges, une bride étant solidaire de la ligne hyperfréquence, l'autre bride étant solidaire de l'ensemble émetteur-récepteur du radar.
- L'inconvénient d'une telle solution est presque évident. Il faut veiller que le raccordement soit effectué de façon correcte lorsque l'antenne doit être connectée à l'émetteur-récepteur, éviter que les brides soient décalées tant soit peu l'une par rapport à l'autre au moment du placage. Un autre inconvénient lié à cette disposition de l'antenne du radar du sous-marin apparaît lorsque l'on veut faire tourner l'antenne située au sommet de la partie mobile du mât du périscope. C'est le mât lui-même qui est à section circulaire qui tourne entraînant dans sa rotation l'antenne, ce qui nécessite l'établissement d'un joint tournant à la base du mât. Cependant une rotation à grande vitesse du mât provoque un sillage facilement détectable. Pour réduire cet inconvénient il faut profiler le mât.
- Dans le cas particulier de la réalisation d'une antenne de radar pour sous-marin, on veut éviter ces inconvénients et plus particulièrement celui d'avoir à réaliser mécaniquement un raccordement sur les lignes hyperfréquences. On veut éviter également d'avoir à faire tourner le mât support de l'antenne pour faire tourner celle-ci.
- Suivant l'invention, le raccordement entre deux guides d'ondes hyperfréquences, mobiles l'un par rapport à l'autre se fait par l'inter médiaire d'une jonction comportant deux tronçons de guides d'ondes auxquels sont respectivement fixés les deux guides, les deux tronçons pouvant coulisser l'un dans l'autre et réalisant de ce fait une jonction télescopique, l'extrémité de l'un des tronçons étant usinée de façon à constituer un piège hyperfréquence empêchant les fuites vers l'extérieur, de l'énergie hyperfréquence transmise d'un des guides à l'autre.
- Suivant l'invention également, chaque guide constituant une partie de la ligne d'alimentation hyperfréquence, émetteur-récepteur du radar antenne, l'un des guides est intégré à la partie mobile du mât périscopique supportant l'antenne, l'autre guide est intégré à la partie fixe du mât du périscope et fixé à l'ensemble émetteur-récepteur du radar, et ces deux guides sont raccordés par l'intermédiaire d'une jonction télescopique.
- D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description d'exemples de réalisation donnés à l'aide des figures qui représentent :
- - la figure 1, une jonction télescopique à deux transitions guide circulaire guide rectangulaire en T ;
- - la figure 2, une jonction télescopique à une seule transition guide circulaire, guide rectangulaire en T, associée à une transition droite ;
- - la figure 3, une jonction télescopique en guide rectangulaire ;
- - la figure 4, une jonction télescopique en guide circulaire ;
- - la figure 5, une vue schématique d'une antenne pour sous-marin, en position basse, utilisant le raccord télescopique et
- - la figure 6, une vue schématique de l'antenne pour sous-marin en position haute.
- Suivant l'invention, on veut réaliser une liaison entre deux guides d'ondes hyperfréquences mobiles l'un par rapport à l'autre, sans qu'il soit établi un contact mécanique qui devrait être parfait, entre eux, contact mécanique difficile à réaliser. Dans ce but, la liaison est faite par une jonction télescopique ou coulissante.
- La figure 1 donne un exemple d'une jonction télescopique permettant de raccorder deux guides d'ondes mobiles l'un par rapport à l'autre.
- La jonction télescopique comprend deux tronçons de guide d'ondes 1 et 2, l'un des tronçons 1 étant tel qu'il peut pénétrer et donc coulisser dans l'autre tronçon 2. Le tronçon de guide 1, est connecté à un guide d'onde 3 qui dans l'exemple particulier cité, est une partie d'une ligne d'alimentation hyperfréquence. Le tronçon de guide 2 est relié à un autre guide d'onde 4 qui constitue l'autre partie d'une ligne d'alimentation hyperfréquence. On notera dans le cas de la liaison coulissante de la figure 1 que la jonction est en guide d'onde à section circulaire et que les guides d'ondes auxquels cette jonction est raccordée sont à section rectangulaire. Le raccordement des guides à section circulaire et de ceux à section rectangulaire utilise ce que l'on appelle des transitions guide circulaire guide rectangulaire en Té d'un type décrit par exemple dans le brevet français 1 277 376. L'extrémité 6 du tronçon de guide 1 de la jonction télescopique qui pénètre dans le tronçon de guide 2 est usinée de façon à présenter des pièges hyperfréquence 5 qui évitent les pertes d'énergie à l'extérieur. Les diamètres des tronçons de guide 1 et 2 sont également déterminés pour permettre une transmission parfaite de l'énergie. L'action des pièges est améliorée par la présence d'une couronne de matériau abosorbant 50 placée entre le piège et l'extérieur. L'autre extrémité 7 du tronçon de guide mâle 1 comporte une charge 8, dont le profil est en marche d'escalier 11 destinée à absorber l'énergie se propageant avec une polarisation parasite apportée par des défauts éventuels d'alignement des deux transitions ; il existe également une charge semblable 9 avec marche d'escalier 12 à l'extrémité 10 du tronçon de guide femelle 2, et des plaquettes de court-circuit 13, 14 situées longitudinalement et destinées à transmettre respectivement l'énergie des guides circulaires 1 et 2 vers les guides rectangulaires 3 et 4.
- Dans une application particulière à la réalisation d'une antenne de sous-marin, ou de tout autre antenne pour laquelle la Hgne d'alimentation hyperfréquece voit sa longueur modifiée en cours d'exploitation le raccord tel que représenté sur la figure 1 est inséré dans un ensemble qui le rend fonctionnel. Les deux parties de la ligne hyperfréquence, c'est-à-dire les guides 3 et 4, mobiles l'un par rapport à l'autre, sont chacuns intégrés à un tube, en l'occurrence le tube périscopique dans le cas d'un sous-marin, et ce tube comporte deux parties coulissant l'une dans l'autre. On notera à cet égard que les guides 3 et 4 sont connectés aux tronçons 1 et 2 par des coudes qui les rendent parallèles à l'axe longitudinal de la jonction et du tube (figure 1).
- Le guide 4 par exemple est rendu solidaire du tube intérieur 15 par un support 16, tandis que le guide 3 est rendu solidaire du tube extérieur 17 par l'intermédiaire d'un support 18. D'une façon générale, le tube intérieur coulisse dans le tube extérieur, et, dans son mouvement il entraîne le guide d'onde qui à son tour entraîne le tronçon de guide 2 de la jonction. Lorsque l'antenne fonctionne, la jonction coulissante, assure la transmission de l'énergie hyperfréquence d'un guide à l'autre.
- On notera l'existence dans la paroi intérieure du tube extérieur 17, d'une rainure 19 dans laquelle se place un support 20 solidaire du tube intérieur l5, cet ensemble empêchant tout mouvement de rotation du tube intérieur par rapport au tube extérieur.
- La figure 2 présente une jonction télescopique ou coulissante suivant l'invention, dans laquelle il n'y a qu'une seule transition guide circulaire guide rectangulaire.
- Comme dans la figure 1, on retrouve les deux tronçons de guide 1 et 2 constituant la jonction proprement dite. L'extrémité 6 du tronçon de guide 1 est usinée de façon à présenter des pièges 5 qui empêchent les pertes d'énergie vers l'extérieur, et dont l'action est renforcée par une couronne de matériau absorbant 50 fixée au tronçon de guide 1. L'autre extrémité 7 du tronçon de guide 1 comporte une charge 8, en marche d'escalier 11 et une plaque de court-circuit 13 du côté où existe la transition guide circulaire, guide rectangulaire, ce guide rectangulaire étant le guide d'alimentation 3. Le guide d'alimentation rectangulaire 4 lui, se trouve dans le prolongement de la jonction coulissante et le passage du tronçon de guide 2 au guide 4 se fait par l'intermédiaire soit d'un transformateur d'adaptation quart d'onde, à profil en marches d'escalier soit d'une transition progressive entre le guide 2 et le guide 4 ; le profil taperisé n'est pas représenté sur le dessin.
- Sur la figure 2, les tubes télescopiques ou périscopiques dans lesquels se trouve la jonction coulissante n'ont pas été dessinés, mais il est clair qu'ils pourraient l'être tout comme dans la figure 1.
- La figure 3 représente une autre variante d'une jonction télescopique suivant l'invention, mais dans une réalisation n'utilisant que des guides d'ondes à section rectangulaire.
- On retrouve sur cette figure, avec des références semblables à celles utilisées dans les deux figures précédemment décrites pour des organes semblables le tronçon de guide 1 dont l'extrémité 6 est usinée pour faire apparaître des pièges hyperfréquence 5 dont l'action est renforcée par la couronne en matériau absorbant 50 disposée autour du tronçon de guide. Ce tronçon de guide 1 peut coulisser à l'intérieur du deuxième tronçon de guide 2 de la jonction coulissante dans laquelle est disposée un transformateur d'adaptation quart d'onde 51 ou une transition taperisée. Dans la jonction de cette figure 3, les guides d'alimentation 3 et 4 sont disposés dans le prolongement respectif des tronçons 1 et 2 auxquels ils sont connectés par des brides.
- Le fonctionnement d'une telle jonction est tout à fait semblable à celui des jonctions décrites à l'appui des figures précédentes.
- La figure 4 représente une autre variante d'une jonction télescopique suivant l'invention, mais dans une réalisation n'utilisant que des guides d'ondes à section circulaire.
- Le tronçon de guide 1 présente une extrémité 6 dans laquelle sont ménagés des pièges 5 dont l'action est renforcée par la couronne de matériau absorbant 50, extrémité qui pénètre et coulisse dans le tronçon de guide 2 comportant un transformateur d'adaptation quart d'onde ou une transition taperisée. Les guides d'ondes d'alimentation hyperfréquence 3 et 4 sont respectivement fixés par des brides aux extrémités des tronçons de guide 1 et 2 de la jonction coulissante.
- Les figures 5 et 6 représentent une application particulière du joint télescopique suivant l'invention, à la réalisation d'une antenne télescopique, plus particulièrement une antenne de sous-marin.
- La figure 5 est relative à l'antenne dans sa position basse, tandis que la figure 6 est relative à l'antenne dans sa position haute.
- Sur la figure 5 représentant l'antenne d'un sous-marin en position basse, antenne utilisant le joint télescopique suivant l'invention, on a repéré par 21 la coque du sous-marin, par 22 le kiosque et par 23 l'antenne proprement dite, capable de tourner, avec un joint tournant 24 prévu à l'extrémité supérieure du guide d'onde 4. Le tronçon de guide 1 de la jonction coulissante avec le guide d'onde 3 qui lui est associé, est fixe, rendu solidaire du tube extérieur 17 du périscope par des moyens non représentés sur la figure dans un souci de clarté. Le tronçon de guide 2 de la jonction coulissante avec le guide d'onde 4 auquel il est connecté est mobile, rendu solidaire, par des moyens non représentés, du tube intérieur mobile 15 du périscope. L'extrémité basse 25 du guide fixe 3 est connectée à un émetteur-récepteur 26 fixe.
- La figure 6 représente l'antenne dans sa position haute c'est-à-dire dans la position qu'elle doit occuper pour pouvoir fonctionner. Dans ce cas, le tube intérieur 15 du périscope est levé, entraînant dans son mouvement de translation verticale le tronçon de guide 2 de la jonction coulissante avec le guide d'alimentation 4. Lorsque l'antenne est en position, le tronçon de guide 2 est venu se placer autour du tronçon de guide 1 réalisant la jonction telle qu'elle est montrée par exemple figure 1. L'ensemble peut fonctionner, l'énergie étant transmise du guide 3 au guide 4 ou réciproquement par l'intermédiaire de la jonction coulissante.
- On a ainsi décrit une jonction pour guides d'ondes hyperfréquence assurant la transmission d'énergie hyperfréquence entre deux guides d'ondes mobiles l'un par rapport à l'autre et son application à la réalisation d'antennes dites télescopiques, en particulier des antennes montées à bord de sous-marins.
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