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EP0064313A1 - Circularly polarised microwave radiating element and flat microwave antenna using an array of such elements - Google Patents

Circularly polarised microwave radiating element and flat microwave antenna using an array of such elements

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Publication number
EP0064313A1
EP0064313A1 EP19820200487 EP82200487A EP0064313A1 EP 0064313 A1 EP0064313 A1 EP 0064313A1 EP 19820200487 EP19820200487 EP 19820200487 EP 82200487 A EP82200487 A EP 82200487A EP 0064313 A1 EP0064313 A1 EP 0064313A1
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EP
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Application
Patent type
Prior art keywords
microwave
element
polarised
array
antenna
Prior art date
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Granted
Application number
EP19820200487
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0064313B1 (en )
Inventor
Ronde François de
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CAMBIO RAGIONE SOCIALE;PHILIPS ELECTRONICS N.V.
Original Assignee
LABORATOIRES D'ELECTRONIQUE ET DE PHYSIQUE APPLIQUEE L.E.P.
ELECTRONIQUE & PHYSIQUE
Koninklijke Philips NV
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QAERIALS
    • H01Q21/00Aerial arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0075Stripline fed arrays
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QAERIALS
    • H01Q21/00Aerial arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of aerial elements or aerial units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QAERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short aerials having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant aerials
    • H01Q9/06Details
    • H01Q9/065Microstrip dipole antennas

Abstract

Elément rayonnant ou récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires, comprenant la structure symétrique suivante : (A) deux couches diélectriques planes superposées (12) et (13) comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice (14) ou (15) et, dans chacune de ces surfaces un évidement (7) ou (8) non conducteur ; Element radiating or receiving microwave signals to circular polarizations, comprising the following symmetrical structure: (A) two superposed planar dielectric layers (12) and (13) each comprising on their outer side an electrically conductive surface (14) or (15) and in each of these surfaces a recess (7) or (8) non-conductive; (B) dans le plan médian (10) situé entre les deux couches (12) et (13), deux lignes triplaques distinctes de transmission hyperfréquence pour réaliser avec les évidements un couplage permettant la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, et, éventuellement, (C) au moins deux dipôles (1) et (2), constitués chacun d'un ruban électriquement conducteur de longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux à recevoir et disposés dans le plan médian (10) pour permettre un couplage effectif entre les dipôles et les lignes triplaques de transmission correspondantes, une feuille isolante (11) étant interposée entre ces dipôles pour les séparer. (B) in the median plane (10) located between the two layers (12) and (13), two separate striplines microwave transmission to achieve with the recesses a coupling allowing the transmission of microwave signals to be received, and, optionally, (C) at least two dipoles (1) and (2), each constituted by an electrically conductive ribbon length substantially equal to half the signal wavelength to receive and arranged in the median plane (10) for allow an effective coupling between the dipoles and the corresponding transmission strip lines, an insulating sheet (11) being interposed between these dipoles to separate. Application : antennes pour systèmes de réception de télevision transmise par satellites. Application: antennas for receiving television systems transmitted by satellites.

Description

  • [0001]
    La présente invention concerne un élément récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires, réalisé en structure plane selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique, ainsi qu'une antenne plane comprenant un réseau de tels éléments. The present invention relates to a receiving element of microwave signals to circular polarizations, realized in planar structure according to the printed circuit technique associated with a dielectric support, and a planar antenna comprising an array of such elements. Il va de soi qu'étant donné le caractère de réciprocité d'une antenne, un élément de réception (ou une antenne composée d'un réseau d'éléments de réception) est capable de fonctionner en élément rayonnant (en antenne rayonnante),sans aucune modification de ses caractéristiques. It is obvious that, given the reciprocal nature of an antenna, a receiving member (or an antenna composed of a receiving element array) is capable of functioning radiator (in radiating antenna) without no change in its characteristics. Cette remarque reste valable sans exception tout au long de la description qui va suivre, et le mot réception peut toujours être remplacé par le mot émission. This remark is valid without exception throughout the following description and the reception word can always be replaced by the word program.
  • [0002]
    Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4 054 874, déposé le 11 juin 1975 et délivré le 18 octobre 1977 au nom de la Société cessionnaire Hughes Aircraft Company, décrit, entre autres réalisations, une antenne hyperfréquence composée d'éléments permettant l'émission ou la réception de signaux à polarisation circulaire, chaque élément étant composé dans ce cas d'une paire de dipôles conducteurs associés en croix par leur partie centrale pour constituer un dispositif unique, couplé aux extrémités de lignes de transmission correspondantes. The patent US Patent No. 4,054,874, filed June 11, 1975 and October 18, 1977 issued in the name of the transferee company Hughes Aircraft Company, describes, among other achievements, a microwave antenna composed of elements for the transmission or reception of circularly polarized signals, each element being composed in this case of a pair of dipoles conductors associated crosswise with their central portion to form a single device, coupled to the ends of corresponding transmission lines. Les longueurs des lignes de transmission diffèrent d'un quart de la longueur d'onde associée à la fréquence des signaux émis ou reçus, afin que ces signaux utiles soient en quadrature de phase. The lengths of the transmission lines different from one quarter of the wavelength associated with the frequency of the transmitted or received signals, so that the useful signals are in phase quadrature.
  • [0003]
    Une telle structure présente malheureusement les inconvénients'suivants. Unfortunately, such a structure presents inconvénients'suivants. D'une part sa dissymétrie électrique, due principalement à l'excitation non symétrique (à une seule extrémité) entraîne l'existence, au centre de la croix, d'un couplage galvanique critique là où justement la valeur des courants est maximale, d'autre part l'antenne proposée ne peut recevoir que des signaux à polarisation circulaire gauche ou des signaux à polarisation circulaire droite (l'existence de l'une de ces deux possibilités excluant celle de l'autre), ce sens de polarisation étant fixé par celle des lignes de transmission couplées aux dipôles qui est plus longue que l'autre. On the one hand the electrical asymmetry, due mainly to the non-symmetrical excitation (at one end) implies the existence, in the center of the cross, a critical galvanic coupling precisely where the value of current is maximal, d Moreover the proposed antenna can receive only signals to left circular polarization or signals to right circular polarization (the existence of one of these two possibilities excluding that of the other), the sense of polarization being fixed by the transmission lines coupled to the dipole which is longer than the other.
  • [0004]
    Le but de l'invention est de proposer une nouvelle structure d'élément de réception de signaux hyperfréquences, ces signaux pouvant être indifféremment à polarisation circulaire gauche ou à polarisation circulaire droite, ainsi qu'une antenne composée de tels éléments. The object of the invention is to provide a new receiving element structure of microwave signals, these signals can be either left circular polarization or left circular polarization, and an antenna composed of such elements.
  • [0005]
    L'invention concerne d'abord, à cet effet, un élément récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires réalisé en structure plane selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique, ou, selon le principe de réciprocité des antennes, un élément rayonnant de tels signaux réalisé de façon similaire, caractérisé en ce qu'il comprend la structuré symétrique suivante: The invention relates first of all, for this purpose, a receiving element of microwave signals to circular polarizations made planar structure according to the printed circuit technique associated with a dielectric support, or, according to the reciprocity principle of the antennas, a radiating element such signals realized in a similar manner, characterized in that it comprises the following symmetrical structured:
    • (A) deux couches diélectriques planes superposées comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice qui constitue un plan dit de masse et, dans chacune de ces surfaces conductrices, un évidement non conducteur laissant apparaître la couche diélectrique correspondante, ces deux évidements étant situés en regard l'un de l'autre ; (A) two superposed planar dielectric layers each having on their outer side an electrically conductive surface which constitutes one of said ground plane and, in each of these conductive surfaces, leaving a non-conductive recess appear the corresponding dielectric layer, these two recesses being located facing one another;
    • (B) dans le plan médian situé entre les deux couches, deux lignes triplaques distinctes de transmission hyperfréquence, une première extrémité de chacune de ces lignes étant située suffisamment en regard des deux évidements pour réaliser avec ceux-ci un couplage permettant la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, ces deux premières extrémités étant respectivement disposées suivant deux axes sensiblement perpendiculaires dont l'intersection coïncide sensiblement avec le centre des évidements, et la deuxième extrémité de chacune de ces lignes constituant une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques d'un dispositif de réception. (B) in the median plane between the two layers, two distinct strip lines microwave transmission, a first end of each of these lines being located sufficiently opposite the two recesses to realize therewith a coupling allowing the transmission of signals microwave receiving these two first ends being arranged in two substantially perpendicular axes, respectively, the intersection of which substantially coincides with the center of the recesses, and the second end of each of these lines constituting a connection intended to be connected to electronic circuits of a receiving device.
  • [0006]
    Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément récepteur comprend également dans le même plan médian au moins deux dipôles constitués chacun d'un ruban électriquement conducteur de longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux à recevoir et disposés suivant lesdits axes pour permettre un couplage effectif entre ces dipôles et les lignes triplaques de transmission correspondantes, une feuille isolante étant interposée entre ces dipôles pour séparer électriquement l'une de l'autre au moins les portions de ces deux dipôles qui sont en regard l'une de l'autre, et cette paire de dipôles étant située en regard des évidements. In another embodiment of the invention, the receptor element also comprises in the same median plane at least two dipoles each consisting of a ribbon of electrically conductive length substantially equal to half the signal wavelength receive and arranged along said axes to allow an effective coupling between these dipoles and the corresponding transmission strip lines, an insulating sheet being inserted between these dipoles for electrically separating from each other at least those portions of these two dipoles which are facing each other, and this pair of dipoles being located opposite the recesses.
  • [0007]
    Quel que soit le mode de réalisation choisi, l'une et l'autre de ces deux structures possèdent les mêmes avantages essentiels, à savoir la possibilité de recevoir des signaux à polarisation circulaire gauche ou droite en même temps, et l'absence quasi-totale de couplage entre les circuits correspondant à ces deux types de signaux reçus puisqu'au centre des dipôles, le couplage n'est que capacitif, et là où justement le champ électrique est nul ou très faible. Whatever embodiment selected, the one and the other of these two structures have the same basic advantages, namely the possibility of receiving signals to left circular polarization or right at the same time, and the absence quasi- total coupling between the circuits corresponding to these two types of received signals since at the center of the dipoles, the coupling is only capacitive, and precisely where the electric field is zero or very low.
  • [0008]
    L'invention concerne également une antenne à réseau d'élé-TIents récepteurs tels que définis précédemment, et comprenant la structure symétrique suivante : The invention also relates to an ele-tients receptors array antenna as defined above, and comprising the following symmetrical structure:
    • (A) dans un plan médian, un ensemble de (mxn) paires de dipôles répartis en premiers et deuxièmes dipôles disposés respectivement suivant deux axes pratiquement perpendiculaires, les premiers dipôles d'une part, les deuxièmes dipôles d'autre part, étant parallèles les uns aux autres d'une paire de dipôles à l'autre ; (A) in a median plane, a set of (m × n) first pairs of dipoles divided into and second dipoles disposed in two substantially perpendicular axes respectively, the first dipole on the one hand, the second second dipole being parallel each other of a pair of dipoles to each other;
    • (B) dans le même plan médian, deux réseaux plans distincts de lignes triplaques de transmission hyperfréquence composés chacun d'une succession d'étages de combinaison des signaux reçus, les (mxn) extrémités de chacun de ces réseaux étant situées en regard d'une extrémité des (mxn) premiers dipôles pour l'un des réseaux et d'une extrémité des (mxn) deuxièmes dipôles pour l'autre réseau de façon à réaliser entre chaque réseau et les (mxn) dipôles qui lui sont associés un couplage capacitif suffisant pour permettre la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, et l'extrémité opposée de chacun de ces deux réseaux constituant une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques du dispositif de réception ; (B) in the same median plane, two distinct planar arrays of microwave transmission strip lines each consisting of a sequence of stages of combining the received signals, the (m x n) ends of each network being located opposite of one end of the (m × n) first dipoles for one network and one end of the (m × n) second dipoles for the other network so as to provide between each network and the (m x n) dipoles associated therewith a capacitive coupling sufficient to allow the transmission of microwave signals to be received, and the opposite end of each of these two networks forming a connection intended to be connected to electronic circuits of the receiving device;
    • (C) de part et d'autre de ce même plan médian, deux couches diélectriques planes comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice qui constitue un plan dit de masse et, dans chacune de ces surfaces conductrices, (mxn) évidements non conducteurs laissant apparaître ]a couche diélectrique correspondante et situés en regard des (mxn) paires de dipôles. (C) from both sides of the same median plane two planar dielectric layers each having on their outer side an electrically conductive surface which is a plane of said mass, and in each of these conducting surfaces (m x n) non recesses conductors revealing] a corresponding dielectric layer and located opposite the (m x n) dipoles pairs.
  • [0009]
    Une antenne en structure dite stripline ou triplaque est déjà décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4 170 013, déposé le 28 juillet 1978 et délivré le 2 octobre 1979 au nom des Etats-Unis d'Amérique représentés par le Secrétaire à la Marine, mais ne peut en aucun cas s'appliquer, contrairement au mode de réalisation d'antenne qui vient d'être proposé, à la réception de signaux hyperfréquences susceptibles d'être à polarisation circulaire gauche ou droite en même temps. An antenna in said stripline or triplate structure is already disclosed in US Patent No. 4,170,013, filed on 28 July 1978 and issued October 2, 1979 on behalf of the United States of America as represented by the Secretary of the Navy, but can in any case be applied, unlike the embodiment of antenna that has been proposed, upon reception of microwave signals which may be left circular polarization or right at the same time. Par ailleurs, la structure des éléments récepteurs de l'antenne décrite dans ce brevet est celle d'éléments à dipôles magnétiques, et non électriques. Furthermore, the structure of the antenna receiving elements described in this patent is that of magnetic dipole elements, and non-electric.
  • [0010]
    D'autres particularités et avantages des éléments et antennes réalisés conformément à l'invention apparaîtront plus précisément dans la description qui suit et dans les dessins annexés, domes à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels : 1 Other features and advantages realized elements and antennas in accordance with the invention will appear more specifically in the following description and in the accompanying drawings, tracks domes to non-limiting examples and in which: 1
    • - la figure la est une vue de dessus d'un élément de réception conforme à l'invention et la figure lb une coupe suivant l'axe bb de la figure la ; - Figure la is a top view of a receiving member according to the invention and Figure lb a section along the axis BB of Figure la;
    • - la figure 2 montre deux dipôles dans lesquels ont été prévus des évidements non conducteurs 20 autour du point d'intersection des axes de disposition des dipôles ; - Figure 2 shows two dipoles in which have been provided nonconductive recesses 20 around the point of intersection of the axes of the dipoles available;
    • - la figure 3a est une vue de dessus d'une antenne plane comprenant un réseau d'éléments récepteurs conformes à l'invention et la figure 3b une coupe suivant l'axe bb de la figure 3a ; - Figure 3a is a top view of a planar antenna comprising an array of receiving elements in accordance with the invention and Figure 3b a section along the axis bb of Figure 3a; et and
    • - la figure 4 montre une variante de réalisation de l'élément de réception selon l'invention. - Figure 4 shows an alternative embodiment of the receiving element of the invention.
  • [0011]
    L'élément récepteur représenté sur les figures la et lb est réalisé selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique et comprend la structure plane symétrique suivante. The receiver shown in Figures Ia and Ib element is made according to the printed circuit technique associated with a dielectric support and comprises the following symmetrical planar structure. Dans un premier plan 10, dit médian et qui constitue un plan de symétrie pour la structure décrite, sont prévus deux dipôles complètement distincts 1 et 2, constitués chacun d'un ruban électriquement conducteur dont la longueur est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux hyperfréquences devant être reçus. In a first plane 10, said median and constitutes a symmetry plane for the described structure, there are two completely separate dipoles 1 and 2, each made of an electrically conductive strip having a length substantially equal to half the length wave microwave signals to be received. Ces dipôles 1 et 2 sont ici disposés en croix électriquement symétrique, suivant deux axes perpendiculaires, et séparés par une mince feuille isolante 11 (les dimensions de cette feuille peuvent, si on le veut, être limitées à celles nécessaires pour isoler l'une de l'autre les portions des dipôles qui sont effectivement en regard l'une de l'autre). These dipoles 1 and 2 are here arranged in electrically symmetrical cross, along two perpendicular axes, and separated by a thin insulating sheet 11 (the dimensions of the sheet may, if desired, be limited to that necessary to isolate one of the other portions of the dipoles that are actually facing each other).
  • [0012]
    Ce même plan médian 10 contient aussi deux lignes triplaques 3 et 4, destinées à assurer la transmission des signaux reçus par les dipôles vers un dispositif de réception non représenté. The same median plane 10 also contains two triplate lines 3 and 4, to ensure the transmission of signals received by the dipole to an unillustrated holding device. Ces deux lignes 3 et 4 doivent être indépendantes et n'ont aucune liaison électrique entre elles. These two lines 3 and 4 must be independent and have no electrical connection between them. Une première-extrémité 3a de la ligne 3 est située en regard d'une extrémité du dipôle 1 et alignée avec lui, de façon à réaliser avec ce dipôle un couplage capacitif et, de même, une première extrémité 4a de la ligne 4 est située en regard d'une extrémité du dipôle 2 et alignée avec lui, pour réaliser également un couplage capacitif. A first-end 3a of the line 3 is located opposite an end of the dipole 1 and aligned therewith, so as to achieve with this dipole and a capacitive coupling, and a first end 4a of the line 4 is located opposite an end of the dipole 2 and aligned with it, to also achieve a capacitive coupling. Les deuxièmes extrémités 3b et 4b de la ligne 3 et de la ligne 4 sont équipées de connecteurs 5 et 6 respectivement et constituent chacune une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques de réception, non représentés. The second ends 3b and 4b of line 3 and line 4 are provided with connectors 5 and 6 respectively and are each a connection intended to be connected to electronic receiving circuits, not shown.
  • [0013]
    Pour compléter cette structure, l'élément récepteur comprend enfin, de part et d'autre du plan médian 10, deux couches diélectriques planes 12 et 13 comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice, 14 et 15 respectivement,-qui a constitue un plan de masse. To complete the structure, the receiving element finally comprises, on either side of the median plane 10, two planar dielectric layers 12 and 13 each having on their outer side an electrically conductive surface, 14 and 15 respectively, -which constitutes a ground plane. Dans ces surfaces conductrices sont ménagés des évidements non conducteurs 7 et 8 respectivement, l'évidement 7 dans la surface 14 laissant apparaître la couche diélectrique 12 et l'évidëment 8 dans la couche 15 laissant apparaître la couche diélectrique 13. Les évidements 7 et 8 sont circulaires, avec un diamètre légèrement supérieur à la longueur de chaque dipôle, et sont situés en regard des dipôles de telle façon que ceux-ci soient entièrement contenus dans le contour cylindrique que ces évidements délimitent. These conductive surfaces are formed recesses nonconductive 7 and 8 respectively, the recess 7 in the surface 14 exposing the dielectric layer 12 and the recess 8 in the layer 15 exposing the dielectric layer 13. The recesses 7 and 8 are circular, with a diameter slightly greater than the length of each dipole, and are located opposite the dipoles in such a way that they are fully contained within the cylindrical contour that delimit these recesses.
  • [0014]
    L'élément ainsi proposé est intéressant à plusieurs égards : (a) les couplages lignes-dipôles et espace-dipôles peuvent être forts simultanément, grâce à la présence des plans de masse empêchant le rayonnement parasite des lignes triplaques de transmission et à celle des évidements autorisant la réception exclusivement un regard des dipôles ; The element thus provided is interesting in several respects: (a) the lines dipole couplings and space-dipoles can be strong simultaneously, thanks to the presence of the ground planes to prevent the interference radiation of the stripline transmission lines and that of the recesses authorizing the reception exclusively a look dipoles; (b) la réception est celle de signaux de polarisation circulaire aussi bien gauche que droite, puisque la structure proposée n'élimine aucune des deux possibilités, la séparation des uns ou des autres ne s'effectuant qu'ultérieurement ; (B) receiving the signal is circularly polarized left as well as right, since the proposed structure eliminates none of the two possibilities, the separation of one or the other not being performed subsequently; (c) la coexistence de ces deux possibilités de réception de signaux de polarisations circulaires différentes s'accompagne d'une bonne isolation électrique entre les circuits correspondants, grâce à la séparation complète des deux dipôles 1 et 2 (à l'opposé de ce qui est décrit dans le brevet N° 4 054 874 déjà cité). (C) the coexistence of these two possibilities receiving different circular polarizations of signals is accompanied by a good electrical insulation between the corresponding circuits, thanks to the complete separation of two dipoles 1 and 2 (the opposite of what is described in US patent No. 4,054,874 cited above).
  • [0015]
    L'élément peut être équipé d'une surface métallique réflectrice 16, disposée d'un côté de l'élément (voir la figure lb) et parallèlement au plan médian 10 de celui-ci. The element may be equipped with a metal reflecting surface 16 disposed on one side of the element (see Figure lb) and parallel to the median plane 10 thereof. Cette disposition classique (voir par exemple la figure 2 de la demande de brevet français N° 78 31 879) renforce le rendement de réception, les ondes reçues qui atteignent ladite surface 16 étant renvoyées vers les dipôles. This conventional arrangement (see for example Figure 2 of the French patent application No. 78 31 879) enhances the receiving performance, the received waves reaching said surface 16 being returned to the dipoles. Ce renforcement est optimal si la distance entre cette surface 16 et le plan médian 10 est égale ou sensiblement égale au quart de la longueur J'onde associée à la fréquence des signaux utiles à recevoir (par égale, on entend électriquement équivalente compte tenu des milieux traversés ; entre la surface 16 et le plan 10, il y a en effet une couche d'air et une couche diélectrique, la couche 13). This reinforcement is optimal if the distance between this surface 16 and the midplane 10 is equal or substantially equal to a quarter of the wave length I associated with the frequency of the useful signals to receive (equal means electrically equivalent given media traversed, between the surface 16 and the plane 10, there is indeed an air layer and a dielectric layer, the layer 13).
  • [0016]
    Les caractéristiques suivantes peuvent également être adoptées, selon les nécessités : The following features can also be adopted, as required:
    • (a) si les rubans qui constituent les dipôles ont des longueurs différentes, chaque dipôle peut recevoir des signaux dont les fréquences sont, de façon correspondante, différentes, (A) the ribbons constituting the dipoles have different lengths, each dipole can receive signals whose frequencies are, correspondingly, different,
    • (b) si l'on donne aux extrémités des rubans une largeur supérieure à celle de leur zone centrale, chaque dipôle peut soit assurer la réception de signaux de même fréquence mais avec des dimensions un peu réduites par rapport au cas où la largeur de chaque dipôle reste constante, soit, à dimensions maintenues égales, assurer la réception de signaux de fréquence inférieure. (B) if it gives the ends of the ribbons a width greater than that of their central zone, each dipole can either ensure the reception of the same frequency signals but with slightly smaller dimensions compared to the case where the width of each dipole remains constant, ie, maintained at equal dimensions, ensure the reception of lower frequency signals.
    • (c) enfin on peut améliorer encore l'absence quasi-totale de couplage entre les dipôles,(1) soit en les disposant l'un par rapport à l'autre de telle sorte que l'intersection des deux axes perpendiculaires suivant lesquels ils ont placés coïncide, pour chacun des dipôles, avec son minimum électrique, (2) soit même en ménageant (voir la figure 2) un petit évidement non conducteur 20 dans la surface de chaque dipôle autour du point correspondant à l'intersection de ces deux axes (en réduisant le couplage résiduel éventuel entre les dipôles, les évidements permettent de rendre encore plus mince la feuille isolante 11 dont une trop grande épaisseur pourrait perturber la symétrie de la structure de l'élément récepteur et diminuer les avantages de celle-ci), (3) soit en combinant ces deux dispositions. (C) finally still can be improved almost total lack of coupling between the dipoles (1) by disposing them with respect to each other such that the intersection of two perpendicular axes according to which they were placed coincides for each dipole with its electrical minimum, (2) or even by providing (see figure 2) a small recess 20 in the non-conductive surface of each dipole around the point corresponding to the intersection of these two axes (reducing any residual coupling between the dipoles, the recesses make it possible to make more thin insulating sheet 11 having a too large thickness may disturb the symmetry of the structure of the receiver and reduce the benefits thereof) , (3) or by combining the two provisions.
  • [0017]
    L'élément qui vient d'être décrit peut, conformément à l'invention, être utilisé pour la réalisation d'une antenne plane hyperfréquence composée de tout un réseau de tels éléments, selon la même technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique, avec la structure décrite ci-dessous en référence aux figures 3a et 3b. The element that has just been described may, in accordance with the invention, be used for the realization of a planar microwave antenna comprised of a network of such elements, according to the same printed circuit technique associated with a dielectric support, with the structure described below with reference to figures 3a and 3b.
  • [0018]
    Dans un premier plan médian 100 est prévu tout un ensemble de (mxn) paires de dipôles 1 m,n et 2 m,n (référencés de la même manière que les dipôles 1 et 2 de l'élément considéré isolément, mais avec les indices m, n pour les caractériser chacun, m et n étant, dans l'exemple ici considéré, égaux à 25, mais pouvant naturellement prendre d'autres valeurs). In a first median plane 100 is provided an array of (m x n) pairs of dipoles 1 m, n and 2 m, n (referenced in the same way as the dipoles 1 and 2 of the element considered in isolation, but with indices m, n to characterize each, m and n are, in the example considered here, equal to 25, but may of course take other values.) Dans chaque paire, les dipôles 1 m , n et 2 m , n sont, comme précédemment, disposés en croix électriquement symétrique, suivant deux axes perpendiculaires, mais en étant complètement distincts, avec une isolation électrique assurée là encore par une feuille isolante (soit une feuille unique de même surface que l'antenne complète, soit des morceaux de feuille isolante prévus seulement dans la zone des dipôles, ces morceaux pouvant eux-mêmes, éventuellement; être, limités aux dimensions juste suffisantes pour que les portions de dipôles qui sont en regard l'une de l'autre soient effectivement isolées l'une par rapport à l'autre). In each pair, the dipoles 1 m, n and 2 m, n are as before, arranged in electrically symmetrical cross, along two perpendicular axes, but is completely separate, with electrical insulation provided again by an insulating sheet (either a single sheet of the same area as the complete antenna or pieces of insulating sheet only provided in the region of the dipoles, these pieces, which may, optionally, be limited to just sufficient size to enable the portions of dipoles which are facing each other are effectively insulated with respect to each other).
  • [0019]
    Les 2.(mxn) dipôles (1 m,n ), (2 m,n ) sont constitués chacun d'un ruban conducteur dont la longueur électrique est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux hyperfréquences à recevoir. The 2. (m x n) dipoles (1 m, n), (2 m, n) each consist of a strip conductor whose electrical length is substantially equal to half the wavelength of the microwave signals to be received. Pour simplifier la description de leur disposition, les dipôles sont regroupés en ( mxn ) premiers dipôles 1 m, n et en (mxn) deuxièmes dipôles 2 m,n , , tous les premiers dipôles d'une part étant parallèles les uns aux autres d'une paire de dipôles à l'autre, tous les deuxièmes dipôles d'autre part étant également parallèles les uns aux autres d'une paire de dipôles à l'autre. To simplify the description of their disposition, the dipoles are grouped into (m × n) first dipoles 1 m, and n (m x n) second dipoles 2 m, n, every first dipole on the one hand being parallel to each other of a pair of dipoles to each other, every second the other dipoles being also parallel to each other of a pair of dipoles to each other.
  • [0020]
    Le plan médian 100 contient, en plus des (mxn) paires de dipôles, l'association de deux réseaux de lignes triplaques de transmission hyperfréquence, non représentés pour simplifier les figures. The median plane 100 contains, in addition to the (m × n) pairs of dipoles, the combination of two arrays of striplines microwave transmission, not shown to simplify the figures. Ces réseaux sont, comme les lignes 3 et 4, électriquement indépendants l'un de l'autre, destinés à assurer la transmission des signaux reçus par les dipôles vers le dispositif de réception (non représenté), et composés à cet effet chacun d'une succession d'étages de combinaison des signaux reçus. These networks, as rows 3 and 4, electrically independent of each other, intended to ensure the transmission of signals received by the dipole to the receiving device (not shown), and compounds for this purpose each of a succession of stages of combination of received signals. De tels réseaux sont connus dans de nombreuses réalisations (voir, à titre d'exemple.non limitatif, le réseau représenté sur la figure 1 de la demande de brevet français N°70 11 449). Such networks are known in many achievements (see, as exemple.non limitation, the network shown in Figure 1 of French Patent Application No. 70 11 449). Les (mxn) premières extrémités d'un des réseaux sont situées en regard d'une extrémité des (mxn) dipôles 1 m , n (la même pour tous ces dipôles) et alignées chacune avec l'extrémité de dipôle correspondante, de façon a réaliser avec les dipôles concernés un couplage capacitif ; The (mxn) first ends of one of the networks are located opposite one end of the (mxn) dipoles 1 m, n (the same for all these dipoles) and each aligned with the end of corresponding dipole, so as to achieve with the dipoles involved a capacitive coupling; de même, les (mxn) premières extrémités de l'autre réseau sont situées en regard d'une extrémité des (mxn) dipôles 2 m , n et alignées avec elles respectivement, pour réaliser également un couplage capacitif des dipôles aux réseaux. similarly, the (m × n) first ends of the other network are located opposite one end of the (mxn) dipoles 2 m, n and aligned with them, respectively, to also achieve a capacitive coupling of the dipoles to the networks. L'extrémité opposée, ou deuxième extrémité, du premier réseau est le point de convergence·de toutes les lignes de transmission composant ce réseau ; The opposite end or second end, the first network is the focal point of all component · network transmission lines; elle est équipée d'un premier connecteur et constitue une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques du dispositif de réception ; it is equipped with a first connector and a connection is intended to be connected to electronic circuits of the receiving device; il en est de même pour la deuxième extrémité du deuxième réseau, équipée d'un deuxième connecteur. it is the same for the second end of the second network, equipped with a second connector.
  • [0021]
    Pour compléter ladite structure, l'antenne comprend enfin, de part et d'autre du-plan médian 100, deux couches diélectriques planes 112 et 113 comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice, 114 et 115 respectivement, qui constitue un plan de masse. To supplement the said structure, the antenna finally comprises, on either side of the median plane 100, two planar dielectric layers 112 and 113 each comprising on their outer side an electrically conductive surface, 114 and 115 respectively, which constitute a plan massive. Ces surfaces conductrices 114 et 115 comprennent chacune un ensemble de (mxn) évidements non conducteurs laissant apparaître la couche diélectrique 112 ou 113 correspondante. These conductive surfaces 114 and 115 each comprise a set of (mxn) leaving non-conductive recesses appear the dielectric layer 112 or 113 correspondingly. Ces évidements 107 m,n et 108 m , n sont circulaires, avec un diamètre légèrement supérieur à la longueur des dipôles et sont situés en regard de ceux-ci, de telle façon que chaque paire de dipôles soit entièrement contenue dans le contour cylindrique délimité par les évidements correspondants. These recesses 107 m, n and 108 m, n are circular, with a diameter slightly greater than the length of the dipoles and are situated opposite thereof, so that each pair of dipoles is entirely contained within the defined cylindrical contour by the corresponding recesses.
  • [0022]
    L'antenne ainsi proposée présente les mêmes avant ages que l'élément unique décrit précédemment (qualité des couplages utiles, absence quasi-totale de couplages nuisibles, possibilité de réception simultanée de signaux à polarisation circulaire gauche ou droite, variantes dans les caractéristiques des dipôles, etc...) The antenna thus proposed has the same ages before the single element described previously (quality useful coupling, almost total absence of harmful couplings, for simultaneous reception of signals to left circular or right polarization, variations in the characteristics of dipoles etc ...)
  • [0023]
    Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés, à partir desquels d'autres variantes peuvent encore être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiments which have been described and shown, from which other variations can still be proposed without departing from the scope of the invention.
  • [0024]
    En particulier, l'élément et l'antenne tels que décrits comprennent des dipôles, mais une réalisation sans dipôles (toutes choses presque égales par ailleurs) peut être proposée, avec les mêmes avantages essentiels rappelés ci-dessus. In particular, the element and the antenna as described include dipole, but a realization without dipoles (almost all things being equal) can be offered with the same essential benefits referred to above. Dans ce cas, les dimensions des évidements sont telles que ceux-ci deviennent des diaphragmes résonnants pour la fréquence des signaux à recevoir, l'intensité du couplage diaphragmes-lignes triplaques étant alors liée à l'importance de la pénétration de l'extrémité de ces lignes dans le contour cylindrique limité par les évidements. In this case, the recesses of the dimensions are such that they become resonant diaphragms to the frequency of signals to be received, the intensity of coupling diaphragms triplate-lines are then linked to the extent of penetration of the end of these lines in the cylindrical contour limited by the recesses.
  • [0025]
    D'autre part, lorsque les dipôles sont prévus, leur inclinaison reste semblable d'une paire à l'autre, mais peut être choisie de diverses façons, une des orientations les plus intéressantes étant celle où les dipôles sont inclinés à 45 degrés, ce qui permet une mise en place symétrique des premier et deuxième réseaux de lignes triplaques. On the other hand, when the dipoles are provided, their inclination remains similar from one pair to another, but can be chosen in various ways, one of the most interesting directions being one where the dipoles are inclined at 45 degrees, allowing a symmetrical implementation of first and second arrays of striplines.
  • [0026]
    Si l'élément ou l'antenne selon l'invention est équipé d'une surface réflectrice métallique telle que 16 (voir l'élément de la figure lb), cette surface peut, notamment pour éviter tout couplage entre éléments récepteurs voisins, être limitée par (mxn) parois métalliques latérales de diamètre légèrement supérieur à celui des évi- dements. If the element or the antenna according to the invention is equipped with a metallic reflecting surface such as 16 (see the element of Figure lb), this surface can, in particular to avoid any coupling between adjacent receiving elements, be limited by (mxn) lateral metal walls of slightly greater diameter than the obvious demented. Ces parois sont perpendiculaires à la surface réflectrice qui constitue maintenant une paroi de fond et placées sur le plan de masse de la couche diélectrique correspondante (voir la figure 4 où un élément est représenté équipé d'une telle paroi 17). These walls are perpendicular to the reflective surface which now constitutes a bottom wall and placed on the ground plane of the corresponding dielectric layer (see Figure 4 where one item is shown equipped with such a wall 17). L'élément ou l'antenne peut aussi être équipé, notamment pour éviter tout rayonnement horizontal d'un élément récepteur à l'autre, d'une couronne métallique 18 de diamètre identique à celui de la paroi 17 et placée sur le plan de masse de l'autre couche diélectrique. The element or the antenna can also be equipped, in particular to prevent any horizontal beam of a receiver element to the other, a metal ring 18 of diameter identical to that of the wall 17 and placed on the ground plane of the other dielectric layer.
  • [0027]
    Quel que soit le mode de réalisation retenu, l'élément et l'antenne qui ont été décrits précédemment-trouvent une application essentielle dans le domaine de la télévision transmise par satellites, pour l'équipement des systèmes de réception de ces signaux de télévision. Whatever the embodiment used, the element and the antenna which have been described previously, are an essential application in the field of television transmitted by satellite, for the equipment receiving the television signal systems.

Claims (11)

  1. 1. Elément récepteur de signaux hyperfréquences à polarisa-Lions circulaires réalisé en structure plane selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique, ou, selon le principe de réciprocité des antennes, élément rayonnant de tels signaux réalisé de façon similaire, caractérisé en ce qu'il comprend la structure symétrique suivante : 1. receiving element of circular polarized microwave signals Lions made planar structure according to the printed circuit technique associated with a dielectric support, or, according to the reciprocity principle of the antennas, radiating element such signals realized in a similar manner, wherein that it comprises the following symmetrical structure:
    (A) deux couches diélectriques planes superposées (12) et (13) comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice (14) ou (15) qui constitue un plan dit de masse et, dans chacune de ces surfaces conductrices, un évidement non conducteur (7) ou (8) laissant apparaître la couche diélectrique correspondante, ces deux évidements étant situés en regard l'un de l'autre ; (A) two superposed planar dielectric layers (12) and (13) each comprising on their outer side an electrically conductive surface (14) or (15) which constitutes one of said mass and level, in each of these conductive surfaces, a recess non-conductor (7) or (8) exposing the corresponding dielectric layer, these two recesses being located opposite one another;
    (B) dans le plan médian (10) situé entre les deux couches (12) et (13), deux lignes triplaques (3) et (4) distinctes de transmission hyperfréquence, une première extrémité de chacune de ces lignes étant située suffisamment en regard des deux évidements pour réaliser avec ceux-ci un couplage permettant la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, ces deux premières extrémités étant respectivement disposées suivant deux axes sensiblement perpen- di c ulaires dont l'intersection coïncide sensiblement avec le centre des évidements, et la deuxième extrémité de chacune. (B) in the median plane (10) located between the two layers (12) and (13), two strip lines (3) and (4) different microwave transmission, a first end of each of these lines being located sufficiently opposite the two recesses to realize therewith a coupling allowing the transmission of microwave signals to be received, the two first ends being respectively disposed along two axes substantially perpen- di c ulaires the intersection of which substantially coincides with the center of the recesses, and the second end of each. de ces lignes constituant une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques d'un dispositif de réception. of these lines constituting a connection intended to be connected to the electronic circuitry of a receiving device.
  2. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également dans le même plan médian (10) au moins deux dipôles (1) et (2), constitués chacun d'un ruban électriquement conducteur de longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux à recevoir et disposés suivant lesdits axes pour permettre un couplage effectif entre ces dipôles et les lignes triplaques de transmission correspondantes (3) et (4), une feuille isolante (11) étant interposée entre ces dipôles pour séparer électriquement l'une de l'autre au moins les portions de ces deux dipôles qui sont en regard.l'une de l'autre, et cette paire de dipôles étant située en regard des évidements. 2. Element according to claim 1, characterized in that it also comprises in the same median plane (10) at least two dipoles (1) and (2), each constituted by an electrically conductive ribbon length substantially equal to the half of the wavelength of the signals to be received and arranged along said axes to allow an effective coupling between these dipoles and the corresponding transmission strip lines (3) and (4), an insulating sheet (11) being interposed between these dipoles to electrically separate from each other at least those portions of these two dipoles which are regard.l'une each other, and this pair of dipoles being located opposite the recesses.
  3. 3, Elément selon l'une des revendications 1 et2, caractérisé en ce que chaque évidement (7) ou (8) est sensiblement circulaire, avec un diamètre voisin de la moitié de la longueur d'onde des signaux à recevoir. 3, Element according to one of claims 1 and2, characterized in that each recess (7) or (8) is substantially circular, with a diameter close to half the wavelength of the signals to be received.
  4. 4 . 4. Clément selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les rubans constituant les dipôles (1) et (2) ont des longueurs différentes mais voisines. Clement according to one of claims 2 and 3, characterized in that the strips forming the dipoles (1) and (2) have different but similar lengths.
  5. 5. Elément selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les rubans constituant les dipôles (1) et (2) sont plus larges à leurs extrémités que dans leur zone centrale. 5. Element according to one of claims 2 to 4, characterized in that the strips forming the dipoles (1) and (2) are wider at their ends than in their central zone.
  6. 6. Elément selon l'une des revendications 2 à5 , caractérisé en ce qu'en vue de dessus l'intersection des deux axes suivant lesquels sont disposés les dipôles (1) et (2) coïncide pour chaque dipôle avec son minimum électrique. 6. Element according to one of claims 2 to5, characterized in that in top view the intersection of the two axes along which the dipoles are disposed (1) and (2) coincides for each dipole with its electrical minimum.
  7. 7. Elément selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'un petit évidement non conducteur (20) est prévu dans la surface de chaque dipôle (1) ou (2), autour du point correspondant 7. Element according to one of claims 2 to 6, characterized in that a small non-conducting cavity (20) is provided in the surface of each dipole (1) or (2) around the corresponding point
  8. à l'intersection des deux axes suivant lesquels sont disposés ces dipôles. at the intersection of the two axes along which these dipoles are arranged.
  9. 8. Application d'un élément selon l'une des revendications 3 à 7, dans la mesure où elles dépendent de la revendication 1, à la réalisation d'une antenne plane hyperfréquence à réseau d'éléments récepteurs caractérisée en ce qu'elle comprend la structure symétrique suivante : 8. Application of an element according to one of claims 3 to 7, insofar as dependent from claim 1, for the realization of a microwave plane antenna network of receiver elements characterized in that it comprises the following symmetrical structure:
    (A) deux couches diélectriques planes superposées (112) et (113) comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice (114) ou (115) qui constitue un plan dit de masse et, dans chacune de ces surfaces conductrices, (mxn) évidements non conducteurs (107 m,n ) , (108 m,n ) laissant apparaître la couche diélectrique correspondante et situés deux à deux en regard les uns des autres ; (A) two superposed planar dielectric layers (112) and (113) each comprising on their outer side an electrically conductive surface (114) or (115) which constitutes a ground said plane and in each of these conducting surfaces (mxn ) non-conducting cavities (107 m, n), (108 m, n) exposing the corresponding dielectric layer and located in pairs opposite each other;
    (B) dans le plan médian (100) situé entre les deux couches (112) et (113), deux réseaux plans distincts de lignes triplaques de transmission hyperfréquence composés chacun d'une succession d'étages de combinaison des signaux reçus, les (mxn) extrémités de chacun de ces réseaux étant situées suffisamment en regard des 2.(mxn) évidements pour réaliser avec ceux-ci un couplage permettant la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, et l'extrémité opposée de chacun de ces deux réseaux constituant une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques du dispositif de réception. (B) in the median plane (100) located between the two layers (112) and (113), two separate planes networks microwave transmission strip lines each consisting of a succession of stages of combining the received signals, the ( mxn) ends of each network being located sufficiently opposite the 2. (m x n) cavities to realize therewith a coupling allowing the transmission of microwave signals to be received, and the opposite end of each of these two networks forming a connection intended to be connected to the electronic circuits of the receiving device.
  10. 9. Application d'un élément selon l'une des revendications 3 à 7, dans la mesure où elles dépendent de la revendication 2, à la réalisation d'une antenne plane hyperfréquence à réseau d'éléments récepteurs caractérisée en ce qu'elle comprend la structure symétrique suivante : 9. Application of an element according to one of claims 3 to 7, in so far as they depend on claim 2, for the realization of a microwave plane antenna network of receiver elements characterized in that it comprises the following symmetrical structure:
    (A) dans un plan médian (100) un ensemble de (mxn) . (A) in a median plane (100) a plurality of (mxn). paires de dipôles répartis en premiers et deuxièmes dipôles (1 m,n ) ) et (2 m,n ) disposés respectivment suivant deux axes pratiquement perpendiculaires, les premiers dipôles (1 m,n ) d'une part, les deuxièmes dipôles (2 m,n ) d'autre part, étant parallèles les uns aux autres d'une paire de dipôles à l'autre ; pairs of dipoles divided into first and second dipoles (1 m, n)) and (2 m, n) arranged respectivment along two substantially perpendicular axes, the first dipoles (1 m, n) on the one hand, the second dipoles (2 m, n) on the other hand, being parallel to each other of a pair of dipoles to each other;
    (B) dans le même plan médian (100), deux réseaux plans distincts de lignes triplaques de transmission hyperfréquence composés chacun d'une succession d'étages de combinaison des signaux reçus," les (mxn) extrémités de chacun de ces réseaux étant situées en regard d'une extrémité des (mxn) premiers dipôles (1 m,n ) pour l'un des réseaux et d'une extrémité des (mxn) deuxièmes dipôles (2 m,n ) pour l'autre réseau de façon à réaliser entre chaque'réseau et les (mxn) dipôles qui lui sont associés un couplage capacitif suffisant pour permettre la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, et l'extrémité opposée de chacun de ces deux réseaux constituant une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques du dispositif de réception ; (B) in the same median plane (100), two separate planes of networks microwave transmission strip lines each consisting of a succession of stages of combining received signals, "the (mxn) ends of each network being located facing one end of the (m × n) first dipoles (1 m, n) for one of the networks and one end of the (m × n) second dipoles (2 m, n) for the other so as to achieve network between chaque'réseau and (m × n) dipoles associated therewith a capacitive coupling sufficient to allow transmission of the microwave signals to be received, and the opposite end of each of these two networks forming a connection intended to be connected to electronic circuits of the receiving device;
    (C) de part et d'autre de ce même plan médian (100), deux couches diélectriques planes (112) et (113) comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice (114) ou (115) qui constitue un plan dit de masse et, dans chacune de ces surfaces conductrices , (mxn) évidements non conducteurs (7 ) ou (8 m,n ) laissant apparaître la couche diélectrique correspondante et situés en regard des (mxn) paires de dipôles. (C) from either side of that median plane (100), two planar dielectric layers (112) and (113) each having on their outer side an electrically conductive surface (114) or (115) which constitutes a plane said mass and in each of these conducting surfaces (m x n) non-conducting cavities (7) or (8 m, n) exposing the corresponding dielectric layer and located opposite the (m x n) dipoles pairs.
  11. 10. Antenne selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu'elle comprend (mxn) couronnes métalliques (18) de contour semblable à celui des évidements non conducteurs (7 m,n ) situés du côté correspondant, ces couronnes reposant sur le plan de masse et lui étant perpendiculaires. 10. Antenna according to one of claims 8 and 9, characterized in that it comprises (mxn) of metal rings (18) of contour similar to that of non-conductive recesses (7 m, n) located on the corresponding side, these rings resting on the ground plane and is perpendicular to it.
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