EP0093058A1 - Dispositif d'excitation d'une source de révolution rainurée hyperfréquence bi-bande - Google Patents

Dispositif d'excitation d'une source de révolution rainurée hyperfréquence bi-bande Download PDF

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EP0093058A1
EP0093058A1 EP83400808A EP83400808A EP0093058A1 EP 0093058 A1 EP0093058 A1 EP 0093058A1 EP 83400808 A EP83400808 A EP 83400808A EP 83400808 A EP83400808 A EP 83400808A EP 0093058 A1 EP0093058 A1 EP 0093058A1
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EP
European Patent Office
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source
excitation
grooved
band
propagation
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EP83400808A
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German (de)
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Jean-Claude Durand
Jean Bouko
Jean Le Foll
François Salvat
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/0033—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective used for beam splitting or combining, e.g. acting as a quasi-optical multiplexer

Definitions

  • the present invention relates to a device for exciting a grooved microwave source of revolution, otherwise called corrugated, operating in two distant frequency bands.
  • These grooved sources with distant bands for example X and KU or KA of central frequencies 9, 17 and 35 GHz, are used particularly advantageously in dual-band radar systems for which the narrow beam of the high-band radiation pattern is exploited for the pursuit of low site targets.
  • grooved or corrugated source is meant a waveguide, generally with a constant or increasing circular section, which has transverse grooves of determined depth and which are spaced apart from one another by a distance d,), also called period of the grooved source.
  • bi-periodic grooved sources having two types of alternating grooves.
  • the radiation diagrams of the corrugated sources have the same properties, having in particular the advantage of having weak lateral lobes since the electromagnetic field is canceled out on the edges of the sources and an equality of the diagrams in the E and H planes.
  • these hybrid equilibrium points are very specific operating points of a grooved guide, the set of all the operating points constituting the dispersion curves of the guide which represent the different hybrid propagation modes.
  • These hybrid modes already defined above respond, to exist in a guide, to certain boundary conditions, that is to say at the level of the internal wall of the guide, in particular to this one: the electrical components E ⁇ and magnetic H ⁇ located in a cross section of the guide and perpendicular to its radius, are equal to zero.
  • H ⁇ O
  • FIG. 1 is an example of dispersion curves of a simple grooved source, comprising only one type of grooves.
  • These dispersion curves represent the propagation constant B of the wave propagating in the grooved guide as a function of the propagation constant k of the wave in vacuum or free space.
  • the curve CI represents the hybrid mode EH 11 , the curve C 2 the hybrid mode HE 11 which each have a hybrid equilibrium point, referenced respectively P 1 and P 2 .
  • the operating bandwidth is less than an octave.
  • the periodicity of the curves is , d being the period of the grooves in the guide.
  • FIG. 2 represents the dispersion curves of a bi-periodic grooved source, operating in two different frequency bands, distant from each other (X and KU).
  • the alternation of two series of grooves makes it possible to couple the modes of the simple grooved sources together. This alternation favors the appearance of hybrid equilibria.
  • the dispersion curves C 3 , C 4 and C 5 corresponding to the lowest operating band have a period about twice as small as that of the dispersion curves C 1 and C 2 corresponding to the 'same operating band for a simple grooved guide, the repetition period of the grooves is twice as small as that of the source bi-periodic.
  • New hybrid equilibrium points P 3 , P 4 and P 5 appear on the one hand in the lowest band, thus translating better stability and on the other hand in the highest band (P 6 and P 7 ) .
  • the currently known excitation devices for these grooved sources consist of a smooth circular guide opening directly into the mouth of these sources.
  • the dimensions of this excitation guide must be small enough so that only the fundamental mode TE11 propagates, including the electric field lines, in a straight section of the guide, represented on FIG. 3b are the closest to those of the hybrid mode propagating in a grooved source, the HE 11 hybrid mode for example, represented in FIG. 3a.
  • these lines are almost rectilinear and parallel to each other at the center of the guide, but curve towards the edges.
  • This curvature of the field lines shows that the adaptation between the smooth excitation guide and the grooved guide is not perfect.
  • the first grooves of the corrugated guides are more or less empirically given values different from those assigned by the theory of grooved structures.
  • this excitation device by means of a smooth guide only excites the hybrid mode HE 11 , all the other possible modes being evanescent at the nominal frequency.
  • a source when a source must operate simultaneously in two distant frequency bands with hybrid modes, the assembly carried out, represented for example in FIG. 4, is very bulky.
  • a source consists of two monoband grooved sources 40 and 41, each excited according to a known method, a smooth guide for example 42 and 43.
  • the source 40 radiating in the lowest frequency band has larger dimensions than the other, 41. They are placed so that their respective axes A 0 and A of propagation are perpendicular.
  • Such a dual-band source is bulky and expensive.
  • the subject of the present invention is the production of a device for excitation of a grooved microwave source operating in two distant frequency bands free from the drawbacks of the prior art which have just been mentioned, electrical and mechanical drawbacks.
  • an excitation device for a grooved microwave frequency source operating in two distant frequency bands, is characterized in that it is mechanically decoupled from said source.
  • the object of the invention is, from the electrical point of view, to no longer subject the electric field, during its passage from the excitation device to the grooved source itself, to the boundary conditions on the internal wall of the guide - notably orthogonality of field E - on the internal walls of the guide.
  • Figure 3b which is a section of a smooth guide along a cross section, the field lines curve on the inner edge of the guide so that, if the excitation device is a smooth guide , the field lines thus generate the unwanted parasitic modes in the grooved source.
  • the grooved dual-band source is excited in free space, that is to say by means mechanically decoupled from said source.
  • the excitation device By this mechanical decoupling between the excitation device and the grooved source, the latter is excited by radiation in the near zone, called the Rayleigh zone, for which the energy emitted by the excitation device remains channeled without dispersing effect.
  • the excitation device is a circular guide of diameter D and if the operating wavelength is 1, the Rayleigh zone, defined at the outlet of the guide along the axis of propagation of the latter, has a length limit equal to .
  • FIG. 5 represents an exemplary embodiment of the invention, seen in longitudinal section.
  • the grooved microwave source 1 operating in two frequency bands consists of a grooved horn of revolution, excited by two means mechanically decoupled from said source and from perpendicular propagation axes ⁇ and ⁇ '.
  • the horn 1 has two series of alternating grooves 2 and 3 on its internal wall. These grooves are repeated according to a period D '.
  • the low band excitation means of the grooved source 1 is constituted by a smooth guide 5 of circular cross section, placed at a distance d from the mouth 4 of the source 1, less than the limit of the Rayleigh zone of the guide.
  • the axis of propagation of this guide is coincident with that ⁇ 'of the grooved source 1.
  • This guide radiates according to TE 11 mode, for example, whose configuration of the electromagnetic field is closest to that of the hybrid mode useful in band low.
  • the high-band excitation means is, in the case shown, a corrugated horn 6, radiating in a mode close to the high band hybrid mode. It is placed so that its axis of propagation h "is perpendicular to the axis of the guide 5, at a distance d 'from the latter less than the limit of the Rayleigh zone of this horn 6.
  • a spatial frequency filter 7 is placed between them and the grooved source 1, 45 ° from the axes ⁇ and ⁇ '.
  • the low band wave passes through this filter 7 to excite the mouth 4 of the dual band source 1 and the high band wave undergoes a reflection of 90 ° on this filter to in turn excite the source 1.
  • This spatial frequency filter makes it possible to combine in a single beam of electromagnetic waves at least two beams of different frequencies from two separate sources.
  • the two excitation means can be smooth guides, or grooved guides and have a straight or rectangular section.
  • the low band excitation means is not necessarily in the axis of the mouth of the grooved source, and may be perpendicular thereto. If this means is more readily placed in the axis of the source, it is for reasons of space, since it generally has larger dimensions than the excitation means in high band. This therefore makes it possible to use a smaller spatial filter.
  • This spatial filter 7, which separates electromagnetic waves of determined average angle of incidence and located in different frequency bands, can be of multilayer dielectric or a simple polarizing network with parallel wires if the two excitation means emit waves. with orthogonal rectilinear polarizations. More elaborate arrangements are possible, in particular periscope, when the grooved source itself has to rotate.
  • the distances d and d ', at the output of the excitation means of the grooved source are chosen so as to obtain an optimal coupling between them and the grooved source, c' that is to say so that the energy emitted by the two excitation means is transmitted as completely as possible to the mouth of the grooved source.
  • the bandwidth of such a bi-periodic source is one octave, as for a simple grooved source.
  • the advantages of the invention are as follows. First of all from the electrical point of view, the problems of exponential transition between smooth excitation guide and grooved guide are eliminated since it is no longer necessary to adjust the first grooves, the excitation field lines entering the guide grooved in the best conditions of geometric configuration and coupling. In addition, since there is no longer any problem of transition between guides, it is advantageous to use guides with rectangular cross section, inside which their fundamental mode TE IO propagates, whose rectilinear field lines are well suited. to the excitation of a corrected source, thus bringing a clear improvement to it. Then from the mechanical point of view, the invention allows a simplification of implementation since the contour of the excitation guide is independent of that of the mouth of the grooved source.
  • rectangular guides with a flared opening can be used, thus becoming sectoral horns.
  • the wave impedance corresponds better to that of the grooved guide and correspondingly the Rayleigh zone is enlarged thereby allowing better exploitation of the principle.
  • the dual-band source of the invention has a smaller overall size than the dual-band source of the prior art, since this inventive source has approximately the same dimensions as the low band source of the prior art.
  • FIGS. 6 and 7 show the notable improvement brought by the excitation device, object of the invention.
  • the diagrams in these two figures relate to a corrugated source with distant bands (X and KU) constituted by a guide with alternating grooves of diameter 52.5mm (2.9 ⁇ in KU).
  • the excitation device is a smooth guide with circular section of the same section as the grooved guide, comprising strips on its internal wall to correct the field lines.
  • Figure 6 we see the poor quality of the electrical and magnetic diagrams when the excitation device - the smooth guide - is attached to the grooved source according to known art. Parasitic modes combine with the useful mode and cause great disproportions between the E and H planes.
  • FIG. 7 relates to the excitation in free space, according to the invention, the smooth guide being spaced 62 mm from the grooved source.
  • the diagrams represented almost merge with those theoretical of the hybrid useful mode, the divergences being explained by the residual presence of parasitic modes which an excitation by a guide with rectangular section would easily eliminate.

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Abstract

Dispositif d'excitation d'une source (1) de révolution hyperfréquence rainurée de révolution, fonctionnant dans deux bandes de fréquences éloignées, découplé mécaniquement de ladite source. Il comporte deux moyens d'excitation (5 et 6) correspondant aux deux bandes de fonctionnement, placés perpendiculairement l'un à l'autre, à des distances respectives (d et d') de l'embouchure (4) de la source (1) telles que les ondes qu'ils émettent restent canalisées dans la zone de Rayleigh de chaque moyen et réalisent le couplage optimal entre ces moyens et la source (1). Application aux systèmes radar bi-bande.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'excitation d'une source de révolution rainurée hyperfréquence, autrement appelée corruguée, fonctionnant dans deux bandes de fréquences éloignées. Ces sources rainurées à bandes éloignées, par exemple X et KU ou KA de fréquences centrales 9, 17 et 35 GHz, sont utilisées de manière particulièrement intéressante dans les systèmes radar bi-bande pour lesquels le faisceau étroit du diagramme de rayonnement en bande haute est exploité pour la poursuite des cibles à site bas.
  • Après un bref rappel sur les sources rainurées, leur réalisation et leur fonctionnement, seront décrits leurs dispositifs d'excitation actuellement connus et leurs inconvénients.
  • Par source rainurée ou corruguée, on entend un guide d'onde, généralement à section circulaire constante ou croissante, qui présente des rainures transversales de profondeur déterminée et qui sont espacées les unes des autres d'une distance d,), appelée aussi période de la source rainurée.
  • Il existe également des sources rainurées dites bi-périodiques possédant deux types de rainures alternées.
  • Afin de mieux comprendre le fonctionnement d'un guide rainuré, on va rappeler la notion de mode suivant lequel se propage l'énergie électromagnétique, c'est-à-dire de configuration de champs électrique E et magnétique H dans le guide. C'est de cette configuration que dépend le rayonnement du guide. Dans un guide de révolution à paroi interne lisse, les modes existant sont du type transverse électrique TE ou transverse magnétique TM bien connus. Dans un guide de révolution dont la paroi interne comporte des rainures, les modes se propageant sont du type hybride, c'est-à-dire que ce sont des combinaisons linéaires de deux modes TE et TM, de même vitesse de phase. Mais avant d'entrer plus avant dans le détail, précisons tout d'abord la notion d'équilibre hybride. Un point de fonctionnement d'un guide, défini par une fréquence f et une constante de propagation B, est appelé point d'équilibre hybride quand, pour toute section droite de ce guide, il présente les caractéristiques suivantes :
    • - le champ électromagnétique s'annule sur les bords intérieurs de la source rainurée ;
    • - le champ est scalaire, décrit par un paramètre réel ;
    • - il est de révolution ;
    • - le rapport entre le champ électrique |E| et le champ magnétique lHl est constant en tout point d'une section droite du guide rainuré et égal à l'impédance de l'onde se propageant dans le vide, impédance caractéristique 9 de la propagation de l'onde en espace libre : lEl = n lHl.
  • Pour ces points d'équilibres hybrides, les diagrammes de rayonnement des sources corruguées possèdent les mêmes propriétés, présentant notamment l'avantage d'avoir des lobes latéraux faibles puisque le champ électromagnétique s'annule sur les bords des sources et une égalité des diagrammes dans les plans E et H. Un autre avantage très intéressant, il n'y a pas de polarisation croisée dans les diagrammes de rayonnement.
  • Or ces points d'équilibre hybride sont des points de fonctionnement très particuliers d'un guide rainuré, l'ensemble de tous les points de fonctionnement constituant les courbes de dispersion du guide qui représentent les différents modes de propagation hybrides. Ces modes hybrides déjà définis plus haut répondent, pour exister dans un guide, à certaines conditions aux limites, c'est-à-dire au niveau de la paroi interne du guide, notamment à celle-ci : les composantes électrique E ϕ et magnétique H ϕ situées dans une section droite du guide et perpendiculaires au rayon de celle-ci, sont égales à zéro. Or dans un guide d'onde, c'est précisément la composante H ϕ non nulle qui induit des courants longitudinaux le long de la paroi interne. C'est pourquoi, afin de remplir la condition H ϕ = O, il faut supprimer ces courants en plaçant des obstacles sur la paroi interne du guide, des rainures par exemple qui empêchent toute circulation de courant.
  • La figure 1 est un exemple de courbes de dispersion d'une source rainurée simple, ne comportant qu'un seul type de rainures. Ces courbes de dispersion représentent la constante de propagation B de l'onde se propageant dans le guide rainuré en fonction de la constante de propagation k de l'onde dans le vide ou espace libre. La courbe CI représente le mode hybride EH11, la courbe C2 le mode hybride HE11 qui présentent chacun un point d'équilibre hybride, référencé respectivement P1 et P2. Autour d'un point d'équilibre hybride, la bande passante de fonctionnement est inférieure à l'octave. La périodicité des courbes est de
    Figure imgb0001
    , d étant la période des rainures dans le guide.
  • La figure 2 représente les courbes de dispersion d'une source rainurée bi-périodique, fonctionnant dans deux bandes de fréquence différentes, éloignées l'une de l'autre (X et KU). L'alternance de deux séries de rainures permet de coupler entre eux les modes des sources rainurées simples. Cette alternance favorise l'apparition d'équilibres hybrides. On constate que les courbes de dispersion C3, C4 et C 5correspondant à la bande de fonctionnement la plus basse ont une période
    Figure imgb0002
     environ deux fois plus petite que celle des courbes de dispersion C1 et C2 correspondant à la' même bande de fonctionnement pour un guide rainuré simple, dont la période de répétition d des rainures est deux fois plus petite que celle d' de la source bi-périodique. De nouveaux points d'équilibre hybride P3, P4 et P5 apparaissent d'une part dans la bande la plus basse, traduisant ainsi une meilleure stabilité et d'autre part dans la bande la plus haute (P6 et P7).
  • Les dispositifs d'excitation actuellement connus pour ces sources rainurées sont constitués par un guide circulaire lisse débouchant directement dans l'embouchure de ces sources. Les dimensions de ce guide d'excitation doivent être suffisamment petites pour que ne se propage que le mode fondamental TEll, dont les lignes de champ électrique, dans une section droite du guide, représentées sur la figure 3b sont les plus proches de celles du mode hybride se propageant dans une source rainurée, le mode hybride HE11 par exemple, représenté sur la figure 3a. On voit que ces lignes sont presque rectilignes et parallèles entre elles au centre du guide, mais s'incurvent vers les bords. Cette courbure des lignes de champ montre que l'adaptation entre le guide lisse d'excitation et le guide rainuré n'est pas parfaite. Pour améliorer cette adaptation, on donne plus ou moins empiriquement aux premières rainures des guides corrugés des valeurs différentes de celles assignées par la théorie des structures rainurées.
  • Pour les sources rainurées fonctionnant dans une seule bande de fréquences, ce dispositif d'excitation au moyen d'un guide lisse n'excite que le mode hybride HE11, tous les autres modes possibles étant évanescents à la fréquence nominale.
  • Pour les sources rainurées fonctionnant dans deux bandes de fréquences éloignées, plusieurs modes hybrides parasites sont excités en même temps que le mode hybride utile. Lorsque les deux bandes de fréquence sont suffisamment rapprochées, le rapport entre les fréquences centrales étant de 1,5 ou 1,6, ces modes parasites sont évanescents dans ces deux bandes et ne perturbent pas le fonctionnement normal de la source.
  • Mais en ce qui concerne les sources fonctionnant dans des bandes éloignées (X et KU ou KA), c'est-à-dire dont le rapport des fréquences centrales est supérieur ou égal à deux, plusieurs modes parasites propagatifs peuvent coexister avec le mode utile recherché et sont même générés en présence du seul mode fondamental TE11 dans le guide lisse d'excitation. En effet, le mode TEll incident se décompose en une série infinie de modes dans la source corruguée, modes dont les deux ou trois premiers sont propagatifs en bande haute.
  • En plus de cet inconvénient électrique, il y a d'une part celui que présente le montage successif des deux guides lisses d'excitation, attribués chacun à une des deux bandes de fonctionnement. D'autre part, lorsqu'une source doit fonctionner simultanément dans deux bandes de fréquences éloignées avec des modes hybrides, le montage réalisé, représenté par exemple sur la figure 4, est très encombrant. Une telle source est constituée de deux sources rainurées monobandes 40 et 41, excitées chacune selon un procédé connu, un guide lisse par exemple 42 et 43. La source 40 rayonnant dans la bande de fréquences la plus basse présente de plus grandes dimensions que l'autre, 41. Elles sont placées de sorte que leurs axes respectifs A 0 et A de propagation soient perpendiculaires. On dispose un filtre spatial 44 de fréquence à la sortie des deux sources, à 45° des deux axes AO et A1. Ce filtre 44 laisse passer l'onde en bande basse et réfléchit à 90° l'onde en bande haute. Une telle source bi-bande est encombrante et coûteuse.
  • La présente invention a pour objet la réalisation d'un dispositif d'excitation d'une source rainurée hyperfréquence fonctionnant dans deux bandes de fréquence éloignées exempt des inconvénients de l'art antérieur qui viennent d'être mentionnés, inconvénients électriques et mécaniques.
  • Suivant l'invention un dispositif d'excitation d'une source de révolution rainurée hyperfréquence, fonctionnant dans deux bandes de fréquences éloignées est caractérisé en ce qu'il est découplé mécaniquement de ladite source.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante, illustrée par les figures qui l'accompagnent et qui sont outre les figures 1 déjà décrites se rapportant à l'art antérieur :
    • - la figure 5 : un dispositif d'excitation selon l'invention vu en coupe selon un plan contenant la direction de propagation des ondes dans la source rainurée et un plan perpendiculaire ;
    • - les figures 6 et 7 : des diagrammes de rayonnement d'une source rainurée bi-bande respectivement selon l'art antérieur et selon l'invention.
  • Le but de l'invention est, du point de vue électrique, de ne plus assujettir le champ électrique, lors de son passage du dispositif d'excitation à la source rainurée elle-même, aux conditions aux limites sur la paroi interne du guide - notamment à l'orthogonalité du champ E - sur les parois internes du guide. Comme l'a montré la figure 3b, qui est une coupe d'un guide lisse suivant une section droite, les lignes de champ s'incurvent sur le bord intérieur du guide de sorte que, si le dispositif d'excitation est un guide lisse, les lignes de champ génèrent ainsi les modes parasites indésirables dans la source rainurée. C'est pourquoi selon l'invention la source rainurée bi-bande est excitée en espace libre c'est-à-dire par des moyens découplés mécaniquement de ladite source. Par ce découplage mécanique entre le dispositif d'excitation et la source rainurée, cette dernière est excitée par rayonnement en zone proche, dite zone de Rayleigh, pour laquelle l'énergie émise par le dispositif d'excitation reste canalisée sans effet de dispersion. Si le dispositif d'excitation est un guide circulaire de diamètre D et si la longueur d'onde de fonctionnement est 1 , la zone de Rayleigh, définie en sortie du guide le long de l'axe de propagation de celui-ci, a une longueur limite égale à
    Figure imgb0003
    .
  • La figure 5 représente un exemple de réalisation de l'invention, vu en coupe longitudinale. La source 1 rainurée hyperfréquence fonctionnant dans deux bandes de fréquences est constituée par un cornet de révolution, rainuré, excité par deux moyens découplés mécaniquement de ladite source et d'axes de propagation respectifs Δ et Δ' perpendiculaires. Le cornet 1 comporte deux séries de rainures 2 et 3 alternées, sur sa paroi interne. Ces rainures se répètent selon une période D'.
  • Le moyen d'excitation en bande basse de la source rainurée 1 est constitué par un guide lisse 5 de section droite circulaire, placé à une distance d de l'embouchure 4 de la source 1, inférieure à la limite de la zone de Rayleigh du guide. L'axe de propagation de ce guide est confondu avec celui Δ' de la source rainurée 1. Ce guide rayonne selon le mode TE11, par exemple, dont la configuration du champ électromagnétique est la plus proche de celle du mode hybride utile en bande basse.
  • Le moyen d'excitation en bande haute est, dans le cas représenté, un cornet corrugué 6, rayonnant selon un mode proche du mode hybride en bande, haute. Il est placé de sorte que son axe de propagation h" soit perpendiculaire à l'axe du guide 5, à une distance d' de ce dernier inférieure à la limite de la zone de Rayleigh de ce cornet 6.
  • Afin de pouvoir être excitée par ces deux moyens successivement ou simultanément, un filtre spatial 7 de fréquences est placé entre eux et la source rainurée 1, à 45° des axes Δ et Δ '. Ainsi, l'onde en bande basse traverse ce filtre 7 pour exciter l'embouchure 4 de la source bi-bande 1 et l'onde en bande haute subit une réflexion de 90° sur ce filtre pour exciter à son tour la source 1. Ce filtre spatial de fréquence permet de réunir en un seul faisceau d'ondes électromagnétiques au moins deux faisceaux de fréquences différentes issus de deux sources séparées.
  • Mais la figure 5 n'est qu'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention. En effet, les deux moyens d'excitation peuvent être des guides lisses, ou des guides rainurés et avoir une section droite ou rectangulaire. De même, le moyen d'excitation en bande basse n'est pas obligatoirement dans l'axe de l'embouchure de la source rainurée, et peut être perpendiculaire à celui-ci. Si l'on place plus volontiers ce moyen dans l'axe de la source, c'est pour des raisons d'encombrement, puisqu'il a généralement de plus grandes dimensions que le moyen d'excitation en bande haute. Cela permet donc d'utiliser un filtre spatial plus petit. Ce filtre spatial 7, qui sépare les ondes électromagnétiques d'angle d'incidence moyen déterminé et situées dans des bandes de fréquences différentes, peut être à diélectrique multicouche ou un simple réseau polarisateur à fils parallèles si les deux moyens d'excitation émettent des ondes à polarisations rectilignes orthogonales. Des dispositions plus élaborées sont possibles, notamment périscopiques, lorsque la source rainurée elle-même doit effectuer une rotation.
  • Cependant, dans tous les cas de réalisation de l'invention, les distances d et d', en sortie des moyens d'excitation de la source rainurée, sont choisies de façon à obtenir un couplage optimal entre eux et la source rainurée, c'est-à-dire de façon à ce que l'énergie émise par les deux moyens d'excitation soit transmise le plus complètement possible à l'embouchure de la source rainurée. La bande passante d'une telle source bi-périodique est d'un octave, comme pour une source rainurée simple.
  • Les avantages de l'invention, sont les suivants. Tout d'abord du point de vue électrique, les problèmes de transition exponentielle entre guide lisse d'excitation et guide rainuré sont supprimés puisqu'il n'est plus nécessaire d'ajuster les premières rainures, les lignes de champ excitatrices entrant dans le guide rainuré dans les meilleures conditions de configuration géométrique et de couplage. De plus, puisqu'il n'y a plus de problème de transition entre guides, on peut avantageusement utiliser des guides à section droite rectangulaire, à l'intérieur desquels se propage leur mode fondamental TEIO, dont les lignes de champ rectilignes conviennent bien à l'excitation d'une source corruguée, y apportant ainsi une nette amélioration. Ensuite du point de vue mécanique, l'invention permet une simplification de réalisation puisque le contour du guide d'excitation est indépendant de celui de l'embouchure de la source rainurée. Pour une meilleure adaptation encore, on peut utiliser des guides rectangulaires d'ouverture évasée devenant ainsi des cornets sectoraux. Dans ce cas l'impédance d'onde correspond mieux à celle du guide rainuré et corrélativement la zone de Rayleigh s'en trouve élargie autorisant ainsi une meilleure exploitation du principe. Pour la bande haute, il peut même être avantageux d'utiliser un cornet rainuré excitateur, lui-même alimenté par le dispositif classique, afin de mieux éliminer les modes parasites.
  • Du point de vue encombrement, on peut constater sur les figures 4 et 5 qui sont à la même échelle, que la source bi-bande de l'invention présente un encombrement plus faible que la source bi-bande de l'art antérieur, puisque cette source inventive a environ les mêmes dimensions que la source bande basse de l'art antérieur.
  • En ce qui concerne les diagrammes de rayonnement, les figures 6 et 7 témoignent de l'amélioration notable apportée par le dispositif d'excitation, objet de l'invention.
  • Les diagrammes de ces deux figures concernent une source corruguée à bandes éloignées (X et KU) constituée par un guide à rainures alternées de diamètre 52,5mm (2,9 À en KU). Le dispositif d'excitation est un guide lisse à section circulaire de même section que le guide rainuré, comportant des lamelles sur sa paroi interne pour en rectifier les lignes de champ. Sur la figure 6, on constate la mauvaise qualité des diagrammes électrique et magnétique lorsque le dispositif d'excitation - le guide lisse - est accolé à la source rainurée selon l'art connu. Des modes parasites se combinent avec le mode utile et entraînent de grandes disproportions entre les plans E et H.
  • La figure 7 est relative à l'excitation en espace libre, selon l'invention, le guide lisse étant distant de 62 mm de la source rainurée. Les diagrammes représentés se confondent presque avec ceux théoriques du mode utile hybride, les divergences s'expliquant par la présence résiduelle de modes parasites qu'une excitation par un guide à section rectangulaire éliminerait aisément.

Claims (8)

1. Dispositif d'excitation d'une source hyperfréquence rainurée de révolution, fonctionnant dans deux bandes de fréquences éloignées dont le rapport des fréquences centrales est supérieur ou égal à 2, caractérisé en ce qu'il est découplé mécaniquement de ladite source (1).
2. Dispositif d'excitation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux moyens d'excitation (5 et 6) de la source (1) correspondant chacun à une bande de fréquences de fonctionnement d'axes de propagation (Δ et Δ") respectivement confondu et perpendiculaire à l'axe (Δ') de la source rainurée (1), et un moyen de filtrage spatial de fréquences (7), placé à l'intersection de ces deux axes (Δ et Δ ") suivant une de leur bissectrice, les deux moyens d'excitation (5 et 6) étant découplés mécaniquement de la source (1) de sorte que les ondes qu'ils rayonnent vers l'embouchure (4) de ladite source (1) restent canalisées dans la zone de Rayleigh de chacun d'eux et qu'ils présentent de plus un couplage optimal avec la source (1).
3. Dispositif d'excitation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'excitation (5 et 6) sont du type guide d'ondes ou cornet, les guides d'ondes ou cornets ayant des parois internes lisses ou corruguées.
4. Dispositif d'excitation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'excitation ( 5 et 6) sont du type guide d'ondes ou cornet, à section droite circulaire ou rectangulaire.
5. Dispositif d'excitation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'excitation (5 et 6) fonctionnant respectivement dans la bande de fréquences la plus basse et la bande la plus haute ont respectivement leurs axes de propagation (Δ et Δ") confondu et perpendiculaire à l'axe de propagation ( A') de la source (1).
6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre spatial de fréquences (7) laisse passer l'onde rayonnée par le moyen d'excitation en bande basse (5) et fait subir une réflexion de 90° à l'onde rayonnée par le moyen d'excitation en bande haute (6)
7. Dispositif d'excitation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'excitation (5 et 6) fonctionnant respectivement dans la bande de fréquences la plus haute et la bande la plus basse ont respectivement leurs axes de propagation ( Δ et Δ ") perpendiculaire et confondu à l'axe de propagation (Δ') de la source (1).
8. Système radar fonctionnant dans deux bandes de fréquence éloignées, utilisant une source hyperfréquence rainurée excitée par un dispositif selon l'une des revendications précédentes.
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