EP0757848A1 - Dephaseur hyperfrequence et application a une antenne reseaux - Google Patents

Dephaseur hyperfrequence et application a une antenne reseaux

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Publication number
EP0757848A1
EP0757848A1 EP95910601A EP95910601A EP0757848A1 EP 0757848 A1 EP0757848 A1 EP 0757848A1 EP 95910601 A EP95910601 A EP 95910601A EP 95910601 A EP95910601 A EP 95910601A EP 0757848 A1 EP0757848 A1 EP 0757848A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microwave
phase shifter
liquid crystal
shifter according
lines
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95910601A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Daniel Dolfi
Jean-Pierre Huignard
Pascal Joffre
Michèle Labeyrie
Jean-Claude Lehureau
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.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0757848A1 publication Critical patent/EP0757848A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/181—Phase-shifters using ferroelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters

Definitions

  • the invention relates to a microwave phase shifter and its application to a network antenna. More particularly, the invention relates to a liquid crystal phase shifter for microwave signals.
  • phase shifter is suitable for controlling signals whose frequency can typically range from 1 to 100 GHz. It essentially comprises a microwave waveguide filled with an electrooptical material whose permittivity is controlled in particular by electrical means.
  • phase shifters with ferrite or diodes like antennas of the "RA-DANT” type
  • the ferrite phase shifters have the advantage of withstanding high powers.
  • they have the drawbacks of being heavy, bulky and relatively sensitive to temperature variations.
  • PIN diode phase shifters are mainly used in active antennas. They have the advantages of being light, not very bulky and fairly insensitive to temperature variations as well as the disadvantages of higher insertion losses and therefore of less good resistance to high powers. There are basically two types of diode phase shifters.
  • variable impedances to the transmission line and are rather intended for low phase shifts ( ⁇ / 8 or ⁇ / 4).
  • the device described according to the invention uses the electrooptical properties of a material such as a liquid crystal filling a planar guide of the "microstrip" type.
  • the invention therefore relates to a microwave phase shifter characterized in that it comprises a microwave waveguide comprising an element made of electrooptical material comprised between two elements made of materials of higher permittivities than those of the element made of electrooptical material, means of application of electric polarization field for controlling the electrooptical material.
  • the invention relates to a microwave phase shifter, characterized in that it comprises: - at least one layer of liquid crystal enclosed between a first and a second plate of permittivities higher than those of the liquid crystal, a first plate comprising a conductor or microwave line capable of transmitting a microwave signal, - as well as application means of an electric field of polarization to the liquid crystal.
  • the means for applying the electric polarization field comprise electrodes located on either side of the liquid crystal; one of the electrodes is the microwave line and the other electrode is located on the second plate.
  • a microwave line 2 (or microstrip) is deposited on a substrate plate 3 of insulating material having a high permittivity ⁇ .
  • Plate 3 is for example made of alumina.
  • a layer of polyimide of thickness h covers the substrate as well as, very slightly, the microwave line 2. This polyimide layer has the characteristics of a bonding and orientation layer of the molecules of a liquid crystal which will be mentioned below.
  • a second substrate 4 for example also of alumina, is metallized over its entire surface and then also covered with a bonding layer of the liquid crystal of polyimide type.
  • wedges of thickness 6 are placed between the two substrates 3 and 4 which are then sealed, the cell thus formed is filled with liquid crystal 1.
  • the molecules of the liquid crystal are oriented by the polyimide layers so that the molecules are parallel to the walls, their optical axis being, for example, orthogonal to the direction of propagation of a microwave wave in the microwave line 2.
  • the microwave line is adapted to 50 ⁇ so as to minimize reflections at its ends.
  • the dimensions of the substrate plates 3 and 4 are chosen to allow the necessary contact.
  • the substrate 3 allows contacts 12, 13 to be made on the microwave line 2 as well as 15 on the electrode 5 of the substrate 4, the latter being, for example, set to zero potential .
  • the electric field EHYP propagating in the structure is substantially vertically polarized (1).
  • This field E yp is moreover mainly confined in the liquid crystal layer because of the higher value of the relative permittivity of the alumina (higher than that of the liquid crystal).
  • the electric field E ⁇ yp is orthogonal to the optical axis of the molecules of the liquid crystal 1.
  • the index seen by the field Ehyp is then n 0 .
  • ⁇ (V 0 ) ln (V o yc
  • c speed of light in the void
  • V 0 quasistatic potential applied to the line corresponds to the field E 0
  • the effective index n (f, V 0 ) takes into account both the voltage dependence but also the frequency dispersion of the liquid crystal and the guide.
  • the thickness e of the liquid crystal is 20 to 100 ⁇ m, thickness for which the alignment is still homogeneous.
  • the thickness h of the conductor must satisfy: p 1 / wh "50 ⁇ where p is the resistivity of the metal constituting the microwave line.
  • p is the resistivity of the metal constituting the microwave line.
  • the microwave line length is not necessarily carried out in a rectilinear manner but can be folded several times as shown in FIG. 3.
  • the microwave line independently of the transmission losses linked to the liquid crystal, the microwave line exhibits metallic losses due to the geometry (small thickness of dielectric) which has been estimated to be substantially 10 dB / m at 10 GHz. This level is compatible with the intended application. According to the experiments carried out, such a device operates with a control voltage V 0 of the orientation of the liquid crystal which does not exceed ten volts due to the thin thickness of liquid crystal.
  • the switching times in this configuration can be of the order of a millisecond.
  • FIG. 4 represents an exemplary embodiment of the invention comprising several microwave lines 2.1, 2.2, ... 2.n.
  • FIG. 4 it is shown only that the plate 3 carrying the microwave lines.
  • the plate 4 and the liquid crystal 1 have not been shown and are similar to those of FIG. 1.
  • n microwave lines 2.1 to 2.n constitute n independently controllable phase shifters. They are each supplied by a microwave signal. To control them differently, it suffices to apply independently to each microwave line a particular control voltage E 0 .
  • phase shifter with several microwave lines can be envisaged on a 10 x 10 cm 2 substrate plate.
  • the microwave lines have different lengths. More precisely, the lengths of the lines coupled to the liquid crystal are different. For example according to FIG. 5, one can have lengths of lines 1.1 to l.n which decrease progressively from line 2.1 to line 2.n. Under these conditions, to have different phase shifts with the different lines, the same electric field can be applied to the entire liquid crystal. This can be done by applying the same voltage between each microwave line and the electrode 5 located on the other side of the liquid crystal.
  • FIG. 6 represents an embodiment in which several devices such as that of FIG. 4 are stacked.
  • the control of this device is done by applying to the different lines potentials which may be different to obtain different phase shifts.
  • the invention provides for stacking several devices such as that of FIG. 5.
  • the lines of each plate can be controlled in common by the same potential, each potential being different from one plate to the other.
  • FIGS. 8a and 8b represent a so-called "slotin" type structure in which the lines 31 and 32 are close enough that the Ehyp field is polarized parallel to the substrate.
  • the DC voltages applied to the four electrodes 31, 32, 33, 34 there is a field E 0 orienting the molecules which can take all the orientations in the plane orthogonal to the direction of propagation of the field Ehyp along the line 31.
  • This makes it possible to force the alignment of the molecules on the continuous field and therefore to benefit from response times which are no longer limited by the mechanical relaxation of the liquid crystal when the applied polarization field is removed.
  • Such a phase shifter according to the invention has the following advantages: -
  • the structure according to the invention is planar;
  • FIG. 9a there is a small footprint due to the high value of ⁇ n.
  • different configurations such as those represented in FIG. 5 can be produced on the same plate 3.
  • the different assemblies are controlled by bias voltages Vj, V2, ... V n of different values.
  • FIG. 9b several sets of microwave lines 51, 52,... 5n of different lengths have been produced.
  • the microwave lines have the same length.
  • Voltage control is done by generators Vj to V m in number equal to the number of lines in each set.
  • the generator Vj controls the first line of each set.
  • the generator V m controls the last line of each set.
  • FIG. 10 represents an example of application of the phase shifter according to the invention to an electronic scanning antenna control.
  • This system comprises a microwave generator 60 emitting a microwave signal.
  • a distributor (or divider) 61 receives this microwave signal on one input and distributes it over several outputs.
  • To these outputs is connected a phase-shifting device 62 as described above, to each output of the distributor being connected a microwave line from the phase-shifting device.
  • Each microwave line has its output connected to a filter 63 which eliminates the control voltage (Vp 0 ⁇ ) of the phase shifting device.
  • An amplifier 64 amplifies the microwave signal and transmits it to a radiating element of the antenna 65.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

Ce déphaseur hyperfréquence comprend un guide d'onde hyperfréquence comportant un élément électrooptique (1) compris entre deux éléments (3, 4) en matériaux de permittivité plus élevée que celle de l'élément électrooptique. Des moyens d'application d'un champ électrique de polarisation permettent de commander l'élément électrooptique. Une ligne hyperfréquence (2) est insérée dans l'élément électrooptique. La commande d'orientation des molécules de l'élément électrooptique permet de faire varier l'indice de l'élément électrooptique vu par le champ d'une onde hyperfréquence. Applications: antenne à balayage.

Description

DEPHASEUR HYPERFREQUENCE ET APPLICATION A UNE ANTENNE
RESEAUX
L'invention concerne un déphaseur hyperfréquence et son application à une antenne réseaux. Plus particulièrement l'invention concerne un déphaseur à cristal liquide pour signaux hyperfréquences.
Un tel déphaseur est adapté au contrôle de signaux dont la fréquence peut aller typiquement de 1 à 100 GHz. Il comporte essentiellement un guide d'onde hyperfréquence rempli d'un matériau électrooptique dont on contrôle la permittivité notamment par des moyens électriques.
La plupart des antennes à balayage électronique à l'exception des antennes à modules actifs, utilisent des déphaseurs à ferrite ou à diodes (comme les antennes de type "RA-DANT"), contrôlés magnétiquement. Grâce notamment à leurs faibles pertes d'insertion, les déphaseurs à ferrite ont l'avantage de supporter des puissances élevées. Cependant ils présentent les inconvénients d'être lourds, volumineux et relativement sensibles aux variations de températures.
Des déphaseurs à diodes PIN sont principalement utilisés dans les antennes actives. Ils présentent les avantages d'être légers, peu volumineux et assez insensibles aux variations de température ainsi que les inconvénients de pertes d'insertion plus élevées et donc d'une moins bonne résistance aux puissances élevées. Les déphaseurs à diodes sont essentiellement de deux types.
- à commutation. Us font circuler le signal dans les longueurs différentes de chemin et sont adaptés aux déphasages élevés (π/2 ou π).
- à perturbation. Ils ramènent sur la ligne de transmission des impédances variables et sont plutôt destinés aux faibles déphasages (π/8 ou π/4).
Le dispositif décrit selon l'invention utilise les propriétés électrooptiques d'un matériau tel qu'un cristal liquide remplissant un guide planaire de type "microstrip".
L'invention concerne donc un déphaseur hyperfréquence caractérisé en ce qu'il comprend un guide d'onde hyperfréquence comportant un élément en matériau électrooptique compris entre deux éléments en matériaux de permittivités plus élevées que celles de l'élément en matériau électrooptique, des moyens d'application de champ électrique de polarisation permettant de commander le matériau électrooptique.
Plus particulièrement, l'invention concerne un déphaseur hyperfréquence, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une couche de cristal liquide enserrée entre une premier et une deuxième plaques de permittivités plus élevées que celles du cristal liquide, une première plaque comportant un conducteur ou ligne hyperfréquence capable de transmettre un signal hyperfréquence, - ainsi que des moyens d'application d'un champ électrique de polarisation au cristal liquide.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'application du champ électrique de polarisation comportent des électrodes situées de part et d'autre du cristal liquide ; l'une des électrodes est la ligne hyperfréquence et l'autre électrode est située sur la deuxième plaque.
Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et qui décrit un exemple de réalisation non limitatif de l'invention ainsi que dans les figures annexées qui représentent :
- la figure 1, un exemple de base de réalisation du déphaseur selon l'invention ;
- la figure 2, un exemple de vue de dessus du déphaseur de la figure 1 ;
- la figure 3, un autre exemple de réalisation de l'invention en vue de dessus ;
- la figure 4, un exemple de réalisation à plusieurs déphaseurs du dispositif de l'invention ;
- la figure 5, un exemple de réalisation du dispositif de l'invention avec des lignes hyperfréquences de différentes longueurs ;
- les figures 6 et 7, des exemples d'empilement de déphaseurs selon l'invention ; - les figures 8a, 8b, une variante de réalisation du dispositif de déphaseurs selon l'invention ;
- les figures 9a et 9b, d'autres variantes de réalisation du dispositif de déphaseur selon l'invention ;
- la figure 10, un exemple d'application de l'invention à une commande d'antenne.
En se reportant à la figure 1, on va donc décrire tout d'abord un exemple de réalisation de base du déphaseur selon l'invention.
Une ligne hyperfréquence 2 (ou microstrip) est déposée sur une plaque de substrat 3 en matériau isolant présentant une permittivité ε élevée. La plaque 3 est par exemple en alumine. En outre, une couche de polyimide d'épaisseur h recouvre le substrat ainsi que, très légèrement, la ligne hyperfréquence 2. Cette couche polyimide présente les caractéristiques d'une couche d'accrochage et d'orientation des molécules d'un cristal liquide qui va être mentionné ci-après.
Un second substrat 4, par exemple également d'alumine, est métallisé sur l'ensemble de sa surface puis recouvert également d'une couche d'accrochage du cristal liquide de type polyimide.
Des cales d'épaisseur 6 (film mylar, plots de polyimide ...) sont disposées entre les deux substrats 3 et 4 qui sont ensuite scellés, la cellule ainsi constituée est remplie de cristal liquide 1. Les molécules du cristal liquide sont orientées par les couches de polyimide de sorte que les molécules soient parallèles aux parois, leur axe optique étant, par exemple, orthogonal à la direction de propagation d'une onde hyperfréquence dans la ligne hyperfréquence 2. La ligne hyperfréquence est adaptée à 50 Ω de manière à minimiser les réflexions à ses extrémités.
Les dimensions des plaques de substrats 3 et 4 sont choisies pour permettre les prises de contact nécessaires.
Ainsi sur la figure 2, on voit que le substrat 3 permet des prises de contacts 12, 13 sur la ligne hyperfréquence 2 ainsi que 15 sur l'électrode 5 du substrat 4, celle-ci étant, par exemple, mise à un potentiel nul.
Lorsque la ligne est excitée par un signal hyperfréquence de faible amplitude, le champ électrique Ehyp se propageant dans la structure est essentiellement polarisé verticalement (figure 1). Ce champ E yp est de plus principalement confiné dans la couche de cristal liquide à cause de la valeur plus élevée de la permittivité relative de l'alumine (supérieure à celle du cristal liquide). Ainsi, le champ électrique E^yp est orthogonal à l'axe optique des molécules du cristal liquide 1. L'indice vu par le champ Ehyp est alors n0.
Au contraire, lorsqu'on superpose, dans la ligne, au champ Ehyp un champ électrique E0, basse fréquence ou continu, d'amplitude suffisante pour redresser les molécules de cristal liquide, l'axe optique des molécules devient parallèle à Ehyp et l'indice vu par le champ est alors ne. L'amplitude du champ Ehyp doit être inférieure à Eseuji champ électrique pour lequel les molécules de cristal liquide se redressent.
Si la longueur de ligne immergée dans le cristal liquide est 1, le temps τ(V0) mis par l'onde associée à Ehyp pour traverser la structure vaut : τ(V0) = l.n(Voyc où c : vitesse de la lumière dans le vide V0 : potentiel quasistatique appliqué sur la ligne correspond au champ E0 n(V0) : indice effectif vu par le champ Ehy si Vo < vseuil : n = no vo > vsat : n = ne Vseuil < V < Vsat : n = n(V0)
Si le champ électrique à l'entrée de la ligne hyperfréquence 2 est de la forme : Evident = E\ cos 2πft, le champ électrique Ehyp à la sortie de la ligne est donc de la forme :
Ehyp = E! cos 2πf(t-τ(V0)) = Ej cos[2πft - 2π.f.l.n(f, V0)/c] où f est la fréquence du champ (f ~ quelques GHz).
L'indice effectif n(f, V0) tient compte à la fois de la dépendance en tension mais également de la dispersion en fréquence du cristal liquide et du guide.
Des mesures effectuées ont permis de mettre en évidence entre 2 et 18 GHz, une biréfringence Δn = |ne - n0| ~ 0,1. Dans la suite on donne un exemple de réalisation d'un déphaseur fonctionnant à f = 10 GHz :
- L'épaisseur e du cristal liquide est de 20 à 100 μm, épaisseur pour laquelle l'alignement est encore homogène.
- Les dimensions w et h de la ligne sont choisies de manière à ce que sa résistance soit négligeable et qu'elle présente une impédance caractéristique proche de
50 Ω. Il a été montré que pour qu'une ligne hyperfréquence présente une impédance caractéristique Z = 50 Ω, lorsque la permittivité du milieu cristal liquide est εr, il faut que le rapport w/e soit égal à : εr = 2 w/e = 3,4 εr = 5 w/e = 1,7 εr = 10 w/e = 1,0 εr = 15 w/e = 0,6
(voir document "Microstrip Unes and Slotlines" K.C. Gupta, T. Garg, I.J. Bahl - Artech House, 1979). Les valeurs de εr fournies sont des valeurs typiques pour les matériaux cristaux liquides.
De plus, l'épaisseur h du conducteur doit satisfaire : p 1/w.h « 50 Ω où p est la résistivité du métal constituant la ligne hyperfréquence. Dans le cas, par exemple, d'un dépôt de cuivre, où (p ~ 1,7.10"^ Ωm) on a h » 1 μm (pour 1 ~ 10 cm)
Ainsi une épaisseur h = 10 μm, facilement réalisable par recharge électrolytique, satisfait ces conditions.
- La longueur 1 de ligne nécessaire pour permettre un contrôle de la phase entre 0 et 2π est donnée par :
1 = c/Δn.f
Pour Δn = 0, 1 on a ainsi : f= 10 GHz 1 = 30 cm f= 30 GHz 1 = 10 cm f= 100 GHz 1 = 3 cm
Pour f = 10 GHz, par exemple, la longueur de ligne hyperfréquence n'est pas nécessairement réalisée de manière rectiligne mais peut être plusieurs fois repliée tel que cela est représenté en figure 3. Il suffît pour cela que les zones courbes, où l'orientation du champ électrique Ehyp par rapport aux molécules de cristal liquide est mal définie, soient déplacées en-dehors de la région remplie par le cristal liquide.
Par ailleurs, indépendamment des pertes de transmission liée au cristal liquide, la ligne hyperfréquence présente des pertes métalliques dues à la géométrie (faible épaisseur de diélectrique) qu'on a pu estimer à sensiblement 10 dB/m à 10 GHz. Ce niveau est compatible avec l'application envisagée. Selon les expériences réalisées, un tel dispositif fonctionne avec une tension de commande V0 de l'orientation du cristal liquide qui n'excède pas la dizaine de volts du fait de la faible épaisseur de cristal liquide. Les temps de commutation, dans cette configuration peuvent être de l'ordre de la milliseconde.
La figure 4 représente un exemple de réalisation de l'invention comportant plusieurs lignes hyperfréquences 2.1, 2.2, ... 2.n. Sur la figure 4, on a représenté uniquement que la plaque 3 portant les lignes hyperfréquences. La plaque 4 et le cristal liquide 1 n'ont pas été représentés et sont similaires à ceux de la figure 1.
Les n lignes hyperfréquences 2.1 à 2.n constituent n déphaseurs commandables indépendamment. Elles sont alimentées chacune par un signal hyperfréquence. Pour les commander différemment il suffit d'appliquer indépendamment à chaque ligne hyperfréquence une tension de commande E0 particulière.
Un tel déphaseur à plusieurs lignes hyperfréquences est envisageable sur une plaque de substrat de 10 x 10 cm2. Compte tenu de l'extension latérale des modes de guidés qui peut être de deux fois la largeur des lignes hyperfréquences, par exemple 2w = 200 μm, on peut aisément prévoir plus de 100 déphaseurs sur un même substrat 3.
Une variante de réalisation du dispositif de la figure 4 est représentée en figure 5. Selon cette variante, les lignes hyperfréquences ont des longueurs différentes. Plus précisément les longueurs des lignes couplées au cristal liquide sont différentes. Par exemple selon la figure 5, on peut avoir des longueurs de lignes 1.1 à l.n qui diminuent progressivement de la ligne 2.1 vers la ligne 2.n. Dans ces conditions, pour avoir des déphasages différents avec les différentes lignes on peut appliquer un même champ électrique à l'ensemble du cristal liquide. Cela peut se faire en appliquant une même tension entre chaque ligne hyperfréquence et l'électrode 5 située de l'autre côté du cristal liquide.
La figure 6 représente un mode de réalisation dans lequel on empile plusieurs dispositifs tels que celui de la figure 4. La commande de ce dispositif se fait en appliquant aux différentes lignes des potentiels qui peuvent être différents pour obtenir différents déphasages. Pour cela on peut appliquer des potentiels identiques à toutes les lignes d'une même plaque et d'avoir des potentiels différents d'une plaque à l'autre. On peut également avoir des potentiels différents sur une même plaque et également différents d'une plaque à l'autre.
Selon une autre variante non représentée, l'invention prévoit d'empiler plusieurs dispositifs tel que celui de la figure 5. Les lignes de chaque plaque peuvent être commandées en commun par un même potentiel, chaque potentiel étant différent d'une plaque à l'autre.
Enfin selon une autre variante représentée en figure 7, on peut empiler plusieurs dispositifs ayant chacun des lignes hyperfréquences de même longueur mais les longueurs étant différentes d'une plaque à l'autre.
Les figures 8a et 8b représentent une structure dite de type "slotine" dans laquelle les lignes 31 et 32 sont suffisamment proches pour que le champ Ehyp soit polarisé parallèlement au substrat. Suivant les tensions continues appliquées sur les quatre électrodes 31, 32, 33, 34 on dispose d'un champ E0 orientant les molécules qui peuvent prendre toutes les orientations dans le plan orthogonal à la direction de propagation du champ Ehyp le long de la ligne 31. Ceci permet de forcer l'alignement des molécules sur le champ continu et donc de bénéficier de temps de réponse qui ne sont plus limités par la relaxation mécanique du cristal liquide lorsqu'on supprime le champ de polarisation appliqué. Un tel déphaseur selon l'invention présente les avantages suivants : - la structure selon l'invention est planaire ;
- il est possible de réaliser une commande électrique à bas niveau et obtenir une commande analogique des déphasages ;
• le dispositif obtenu est d'un faible coût grâce à l'utilisation de technologies largement développées dans les techniques de visualisation ;
- on a un faible encombrement en raison de la valeur élevée de Δn. Selon une autre variante de réalisation représentée en figure 9a, différentes configurations telles que celles représentées en figure 5 peuvent être réalisées sur une même plaque 3. On a ainsi plusieurs ensembles 41, 42, ... 4n de lignes hyperfréquences sur la même plaque 3. Les différents ensembles sont commandés par des tensions de polarisation Vj, V2, ... Vn de valeurs différentes.
Selon la figure 9b, on a réalisé plusieurs ensembles de lignes hyperfréquences 51, 52, ... 5n de longueurs différentes. Dans chaque ensemble les lignes hyperfréquences ont la même longueur. La commande en tension se fait par des générateurs Vj à Vm en nombre égal au nombre de lignes dans chaque ensemble. Le générateur Vj commande la première ligne de chaque ensemble. Le générateur Vm commande la dernière ligne de chaque ensemble.
La figure 10 représente un exemple d'application du déphaseur selon l'invention à une commande d'antenne à balayage électronique. Ce système comporte un générateur hyperfréquence 60 émettant un signal hyperfréquence. Un répartiteur (ou diviseur) 61 reçoit sur une entrée ce signal hyperfréquence et le réparti sur plusieurs sorties. A ces sorties est connecté un dispositif déphaseur 62 tel que décrit précédemment, à chaque sortie du répartiteur étant connectée une ligne hyperfréquence du dispositif déphaseur. Chaque ligne hyperfréquence a sa sortie connectée à un filtre 63 qui élimine la tension de commande (Vp0ι) du dispositif déphaseur. Un amplificateur 64 amplifie le signal hyperfréquence et le transmet à un élément rayonnant de l'antenne 65.

Claims

REVENDICATIONS
1. Déphaseur hyperfréquence caractérisé en ce qu'il comprend un guide d'onde hyperfréquence comportant un élément en matériau électrooptique (1) compris entre deux éléments (3, 4) en matériaux de permittivités plus élevées que celles de l'élément en matériau électrooptique, des moyens d'application de champ électrique de polarisation permettant de commander le matériau électrooptique.
2. Déphaseur hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins une couche de cristal liquide (1) enserrée entre une premier et une deuxième plaques (3, 4) de permittivités plus élevées que celles du cristal liquide, une première plaque (3) comportant un conducteur (2) de ligne hyperfréquence capable de transmettre un signal hyperfréquence,
- ainsi que des moyens d'application d'un champ électrique de polarisation au cristal liquide.
3. Déphaseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'application du champ électrique comportent deux électrodes (1, 5) situées de part et d'autre du cristal liquide (1).
4. Déphaseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des électrodes est la ligne hyperfréquence (2) et l'autre électrode (5) est située sur la deuxième plaque (4).
5. Déphaseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces des plaques (3, 4) en contact avec le cristal liquide (1) sont traitées de telle façon qu'en l'absence d'application de champ électrique au cristal liquide, les molécules de celui-ci ont leur axe optique aligné selon une direction parallèle au plan des plaques.
6. Déphaseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les faces des plaques (3, 4) en contact avec le cristal liquide (1) sont traitées de telle façon qu'en l'absence d'application de champ électrique au cristal liquide, les molécules de celui-ci ont leur axe optique aligné selon une direction parallèle au plan du conducteur (2).
7. Déphaseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le champ du signal hyperfréquence (Ehyp) est orienté perpendiculairement au plan des plaques (3,
4).
8. Déphaseur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième électrode (32) parallèle à la ligne hyperfréquence (31) pour orienter le champ du signal hyperfréquence (Ehyp) parallèlement au plan des plaques (3, 4).
9. Déphaseur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs électrodes (2.1 à 2.n) situées d'un même côté du cristal liquide, chaque électrode tenant lieu de ligne hyperfréquence et permettant chacune d'appliquer un champ électrique différent d'une électrode à une autre.
10. Déphaseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites lignes hyperfréquences (2.1 à 2.n) sont parallèles entre elles.
1 1. Déphaseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les longueurs des lignes hyperfréquences couplées au cristal liquide sont différentes d'une ligne à une autre.
12. Déphaseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un empilement de plusieurs de dispositifs à cristaux liquides munis desdites lignes hyperfréquences.
13. Déphaseur selon l'une des revendications 9 ou 11, caractérisé en ce qu'il comporte un empilement de plusieurs dispositifs à cristaux liquides munis desdites lignes hyperfréquences.
14. Déphaseur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les longueurs des lignes hyperfréquences couplées au cristal liquide sont égales sur une même plaque et différentes d'une plaque à une autre.
15. Déphaseur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs groupes de lignes hyperfréquences (51 à 5n) de même longueur et de longueurs différentes d'un groupe à l'autre.
16. Déphaseur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs groupes identiques de lignes hyperfréquences (41 à 4n) de longueurs différentes.
17. Déphaseur selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comporte autant de sources de tensions de polarisation (VI à Vm) qu'il y a de lignes hyperfréquences de même longueur, chaque source de tension de polarisation étant connectée à des lignes de longueurs différentes.
18. Application à une antenne réseaux de déphaseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins :
- un générateur hyperfréquence (60) fournissant un signal hyperfréquence à une entrée de chaque ligne hyperfréquence du déphaseur (62) ;
- des amplificateurs (64) ayant une entrée connectée à une sortie d'une ligne hyperfréquence ; - des éléments rayonnants d'antenne (65) connectés chacun à une sortie d'un amplificateur (64);
19. Application à une antenne réseaux selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte des filtres (63) situés entre le déphaseur (62) et les amplificateurs (64) pour filtrer toute tension de polarisation du déphaseur.
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