EP0865097A1 - Method and apparatus for the fabrication of slotted waveguides, particularly usable for millimetric wavelengths - Google Patents
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- EP0865097A1 EP0865097A1 EP98400576A EP98400576A EP0865097A1 EP 0865097 A1 EP0865097 A1 EP 0865097A1 EP 98400576 A EP98400576 A EP 98400576A EP 98400576 A EP98400576 A EP 98400576A EP 0865097 A1 EP0865097 A1 EP 0865097A1
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0087—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays
Definitions
- the present invention relates to the manufacture of antennas in slotted waveguides, in particular usable for millimeter wavelengths.
- Slotted waveguide antennas are used in several areas, due to their profile and weight relatively thin and weak, their relatively compact size reduced at high frequency, their effectiveness relatively significant (reduced losses, high gain), their good power handling, and their relatively bandwidth important.
- millimeter waves we mean the frequencies higher than 30 GHz. They are used more and more, for example in radar systems, communications Obstacle avoidance radars, etc.
- the milling technique includes a step in which we create a set or network of channels forming waveguides in light aluminum alloy. We plate then on this set, a thin tray where are already cut, or will be cut later, radiant slots by machining techniques, milling followed by deburring. Machining of the slots can also be carried out by laser. EDM is also used to make the radiant slots.
- the plate can be attached to the network of channels by soldering (or mechanical welding, or bath welding salt), by bonding with conductive glue, by soldering tin, by soldering with electron beams, or by laser welding.
- soldering or mechanical welding, or bath welding salt
- networks of slotted guides can be carried out also by assembly according to a weld, a solder or a collage of independent guides with slots.
- the manufacture of the antennas in waveguides with slots described above require flawless radio behavior antenna components and require accuracy much larger than that required at frequencies lower.
- molding layer to protect the face of the waveguide body of the leveling tool and hold flat said face of the body.
- the present invention provides a solution to this problem.
- the present invention thus relates to a manufacturing process at least one slotted waveguide which uses molding, metallization and leveling techniques for realization of at least some of the constituent elements of the waveguide and the opening of the radiating slots.
- step e) leveling according to step e) is carried out at a height chosen relative to the face of the body, which protects said face of the body leveling means without applying a protective layer additional on said face of the body.
- the Applicant has found that the slits thus slightly protruding from the face of the body also reduce the existing parasitic couplings between two adjacent slots and which are related to the spread current on the face of the waveguide body. In effect, this current propagation is now disturbed by the protruding geometry of the slots in accordance with method according to the invention, which limits the couplings between the slots.
- the present invention also relates to a method of manufacture of a network antenna arranged in at least two waveguides with radiant slits produced separately or together according to the method mentioned above.
- step 1) also consists in making a mold including, in hollow, the common connection of the two guides waves while step 6) is to level off further the projecting element corresponding to the common connection of two waveguides.
- the present invention also relates to a waveguide with radiating slits obtained by the process mentioned above.
- the present invention also relates to a array antenna arranged in at least two waveguides at radiant slits obtained by the process mentioned above.
- the antenna produced by the method according to the invention can be used for wavelengths millimeter.
- the invention makes it possible to produce at least some of the elements components of a slotted waveguide array antenna by easy molding and metallization operations enforce.
- the formation of the slots or the connections between guides is thus advantageously produced through these molding and metallization operations.
- the opening of the slots is, in turn, advantageously obtained by a simple leveling of the elements protruding, made at a height chosen with respect to the face of the body comprising the projecting elements.
- the molding operation uses elements conventionally used in molding.
- a hopper 2 is filled with granules of plastic material. These granules fall on an endless screw 4 which is suitable for lead the material to the mold 6. Heating means heat the granules so as to obtain a paste.
- the mold 6 consists of two mechanical parts, one of which 8 presents a hollow imprint representing the part to realize that will be described in more detail below.
- the part 8 comprises in hollow, in particular a plurality of elements 9 of cross section combined with the shape of the radiating slits of each waveguide
- the mold is produced by EDM.
- the second mechanical part 10 of the mold is preferably plane at the level of the radiating guides so as to avoid deformation on the height of the guide taking into account the feed access geometry (waveguide flange, elbow).
- this part 10 may also have recessed patterns.
- the finished set, deburred corresponds to the internal section of the waveguides. It very advantageously includes extra thickness the elements 9 which will become the radiating slots.
- the plastic form illustrated in reference to Figure 3 is completely metallized.
- the metallization step is carried out by electroplating.
- a cross section of the whole shows the plastic shape and the metallization in area.
- the elements in excess thickness or protruding 9 are leveled at a height chosen relative to the body plane, for example 1 or 2 tenths of a millimeter. This leveling allows to open slots 11 which will play the role radiating slots in the waveguides.
- the leveling means are for example of the abrasive type (sanding, grinding) or cutting (milling, turning) or similar.
- the leveling thus carried out at a height chosen relative to the surface carrying the projecting elements protects said surface of the leveling means without applying a layer additional on said surface.
- the method according to the invention modifies slightly the condition of continuity of electromagnetic fields at the interface between the slots and the radiating space since the slots are according to the invention slightly protruding and no longer on the same level as the metal plane constituting the outer wall of the guides waves.
- This modification is a second order effect which can be taken into account in simulation models (for example with an analysis implementing a method of calculating "finite elements in the time domain"), or by adjustment with experimental measurements.
- the Applicant has found that the thus slightly protruding slits further reduce the parasitic couplings existing between two adjacent slots, related to a propagation of current on the external wall of feeding guides. Indeed, this propagation of current is now disturbed by the protruding geometry of slots according to the invention, which limits the couplings parasites between the slots.
- a waveguide is obtained at radiant slots charged with dielectric. If applicable, some elements of the antenna can be made from the installation of overmolded metal inserts in the plastic part.
- the network 13 comprises two guides of waves 15 and 17, rectangular and contiguous.
- the two guides waves are produced by molding according to the process according to the invention.
- Each waveguide includes four slots radiant 20.
- the rectangular guides 15 and 17 each include a free end forming short circuit 22. They are excited via a simple T-divider 24 with a flange-type entry access 26.
- the slots 20 are made by leveling the upper face 28 waveguides.
- the separation between the two waveguides is carried out by an open slot 30 made over the entire height of the guides waves.
- this open slot 30 is also metallic.
- the flange-type entry access 24 is obtained, after metallization, by lateral leveling of an extra thickness obtained by molding according to the operations described with reference in Figures 1 to 6.
- the flange-type inlet access 24 can be made from the placement on the workpiece plastic of a suitably shaped metal insert.
- Terminal short circuits of radiant guides in mode resonant are likely to be achieved by metallization terminal dielectric cross sections 22.
- short circuits can be achieved by metal bars 42 (FIG. 10C), or by a plate 44 partially closing the free end of the waveguide (Figure 10B) without covering the peripheral parts 46.
- the role of these short circuits is to prevent the spread the main guided mode beyond the obstacle constituted by the plate or the bars.
- FIGS. 10A, 10B and 10C can be advantageously adapted and produced for the antenna according to the invention.
- the elements guide terminals shown according to reference 22 on the Figure 7 can thus be produced according to short circuits 50 partially closing the guides, like the plate 44 described in FIG. 10B.
- the dielectric space 52 corresponding to the available dielectric space 46 described in Figure 10B for guides can also be used to mechanically hold the guides between them.
- FIG. 12 and 13 there is shown the use short circuits inside a waveguide, for example example to partition the radiating network by subnet (for example to increase the bands passers-by or in order to perform a deviation measurement function).
- a slot (not shown) can be opened inside plastic shape over the entire height of the plastic guide and then metallized during the metallization process overall plastic form.
- element 58 can be made from the installation in the room made of plastic with a parallelepiped metal insert or cylindrical.
- the short circuit can be achieved by a series holes (not shown) made in the section of the guide. This formation of holes can be followed by a metallization in order to produce bars 63 of the short-circuit type as shown in Figure 10C.
- the elements 63 can be made from the setting place in the plastic part of metal inserts bar type.
- the end part of the part shown in Figure 11 can be changed using open slots on the height of the guides and metallized to form elements similar to elements 58 of the figure 12.
- waveguide 100 to four radiating slots 102 with a short circuit 104 on one side and access 106 by flange of the other side.
- access or entry accesses can be made up of elements other than conventional flanges. For example, they can be made according to the microstrip, triplate or coplanar structure, or even from a classic guide-coaxial transition.
- the accesses can also be made through cut openings on the side opposite to the radiating slots (inclined slots).
- slot antenna shown with reference to FIG. 7 is of the network antenna type in longitudinal shunt slot guides on the long side guides.
- the antenna can also be of a different type and produced according to the technique described above.
- the guides can be of the slot type on the small side of the waveguides.
- the slots can also be differently shaped, for example C, Z, I, etc.
- the plastic used according to the invention must be preferably easy to use, injectable into a mold and present a good surface condition. She must also be from preferably mechanically stable, for example little expansion with the temperature. In practice, it is metallizable and has electrical characteristics suitable for its use for guiding electromagnetic waves, in term of permittivity and tangent of loss.
- the plastic is polycarbonate or similar.
- an antenna network of slotted guides obtained according to the method according to the invention.
- This antenna finds an advantageous application in the radar field and can be used for lengths of millimeter waves. It includes a plurality of guides waves 300, 302, with slots 250 and assembled in pairs. Each pair is connected to the processing and supply means (not shown) according to a chosen AB tree structure and produced from a cascade of CP couplers.
- the excitement radiant guides can also be performed, depending on the method according to the invention, from a waveguide transverse to the radiating guides and provided with windows coupling to these.
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Abstract
Description
La présente invention concerne la fabrication d'antennes en guides d'ondes à fentes, notamment utilisables pour des longueurs d'ondes millimétriques.The present invention relates to the manufacture of antennas in slotted waveguides, in particular usable for millimeter wavelengths.
Les antennes en guides d'ondes à fentes sont utilisées dans plusieurs domaines, en raison de leurs profil et poids relativement minces et faibles, de leur encombrement relativement réduit à fréquence élevée, de leur efficacité relativement importante (pertes réduites, gain élevé), de leur bonne tenue en puissance, et de leur bande passante relativement importante.Slotted waveguide antennas are used in several areas, due to their profile and weight relatively thin and weak, their relatively compact size reduced at high frequency, their effectiveness relatively significant (reduced losses, high gain), their good power handling, and their relatively bandwidth important.
On entend ici par ondes millimétriques, les fréquences supérieures à 30 GHz. Elles sont de plus en plus utilisées, par exemple dans les systèmes radars, les communications sécurisées, les radars d'évitement d'obstacles, etc.By millimeter waves, we mean the frequencies higher than 30 GHz. They are used more and more, for example in radar systems, communications Obstacle avoidance radars, etc.
On connaít plusieurs procédés de fabrication des antennes en guides d'ondes à fentes. Généralement, ces procédés font appel à des techniques classiques d'étirage, de fonderie (à la cire perdue par exemple), ou de fraisage.We know several methods of manufacturing antennas slotted waveguides. Generally, these processes make use of conventional drawing and foundry techniques ( lost wax for example), or milling.
Par exemple, la technique de fraisage comprend une étape dans laquelle on réalise un ensemble ou réseau de canaux formant guides d'ondes en alliage léger d'aluminium. On plaque ensuite sur cet ensemble, un plateau mince où sont déjà taillées, ou le seront ultérieurement, des fentes rayonnantes par des techniques d'usinage, de fraisage suivie d'un ébavurage. L'usinage des fentes peut s'effectuer aussi par laser. L'électro-érosion est aussi utilisée pour réaliser les fentes rayonnantes.For example, the milling technique includes a step in which we create a set or network of channels forming waveguides in light aluminum alloy. We plate then on this set, a thin tray where are already cut, or will be cut later, radiant slots by machining techniques, milling followed by deburring. Machining of the slots can also be carried out by laser. EDM is also used to make the radiant slots.
La fixation du plateau sur le réseau de canaux peut s'effectuer par soudo-brasure (ou mécano-soudure, ou soudure au bain de sel), par collage à la colle conductrice, par soudure à l'étain, par soudure par faisceaux d'électrons, ou par soudure laser.The plate can be attached to the network of channels by soldering (or mechanical welding, or bath welding salt), by bonding with conductive glue, by soldering tin, by soldering with electron beams, or by laser welding.
La formation des réseaux de guides à fentes peut s'effectuer aussi par assemblage selon une soudure, une soudo-brasure ou un collage des guides indépendants munis de fentes.The formation of networks of slotted guides can be carried out also by assembly according to a weld, a solder or a collage of independent guides with slots.
On connaít aussi d'autres procédés qui permettent de réduire le poids de l'antenne. Ces procédés consistent par exemple à assembler des guides en feuilles fines d'aluminium. Les fentes sont d'abord gravées chimiquement, poinçonnées ou usinées. Ensuite la feuille est pliée pour former des guides individuels. Les guides sont enfin assemblés pour former une antenne réseau. La feuille plane ainsi munie de fentes peut aussi être rapportée sur des canaux guides d'ondes comme mentionné ci-avant.We also know other processes that reduce the weight of the antenna. These methods consist for example in assemble guides in thin aluminum sheets. The slots are first chemically etched, punched or machined. Then the sheet is folded to form guides individual. The guides are finally assembled to form a network antenna. The flat sheet thus provided with slots can also be reported on waveguide channels like mentioned above.
On connaít aussi des antennes réalisées en matière plastique renforcée de fibres de carbone métallisé.We also know antennas made of plastic reinforced with metallized carbon fibers.
On connaít également des techniques qui mettent en oeuvre un électroformage d'un plateau à fentes, qui utilisent la photolithographie pour réaliser un plateau à fentes, ou encore qui utilisent une gravure des fentes sur un substrat diélectrique métallisé.We also know techniques that implement a electroforming of a slotted tray, which use the photolithography to make a slotted tray, or still that use etching slots on a substrate metallized dielectric.
Pour des longueurs d'ondes millimétriques, les procédés de fabrication des antennes en guides d'ondes à fentes décrits ci-avant requièrent un comportement radio-électrique irréprochable des composants des antennes et exigent une précision beaucoup plus importante que celle nécessitée à des fréquences inférieures.For millimeter wavelengths, the manufacture of the antennas in waveguides with slots described above require flawless radio behavior antenna components and require accuracy much larger than that required at frequencies lower.
Or, ce comportement irréprochable et cette précision se traduisent en pratique par des opérations très coûteuses, notamment en raison des nombreuses opérations à mettre en oeuvre pour réaliser les antennes en guides d'ondes à fentes, et notamment l'ouverture précise des fentes. However, this impeccable behavior and this precision translate into practice very expensive operations, in particular due to the numerous operations to be implemented work to make antennas in slotted waveguides, and in particular the precise opening of the slots.
Dans le document PATENT ABSTRACT OF JAPAN vol. 5, n° 86 (E-060), 5 juin 1981 & JP 56 032807 A (FURUNO ELECTRIC CO. LTD), 2 avril 1981, il est décrit un procédé de fabrication d'une antenne radiofréquence comprenant des étapes de moulage, métallisation et arasage pour réaliser une antenne à fentes rayonnantes.In the document PATENT ABSTRACT OF JAPAN vol. 5, n ° 86 (E-060), June 5, 1981 & JP 56 032807 A (FURUNO ELECTRIC CO. LTD), April 2, 1981, there is described a method of manufacturing a radiofrequency antenna comprising molding steps, metallization and leveling to make a slot antenna radiant.
Dans ce procédé, il est prévu d'utiliser une couche supplémentaire appelée "couche de moulage" pour protéger la face du corps de guide d'ondes de l'outil d'arasage et maintenir plate ladite face du corps.In this process, it is planned to use an additional layer called "molding layer" to protect the face of the waveguide body of the leveling tool and hold flat said face of the body.
Une telle couche supplémentaire alourdit le procédé d'une opération supplémentaire et en augmente d'autant les coûts.Such an additional layer burdens the process of a additional operation and increases costs accordingly.
La présente invention apporte une solution à ce problème.The present invention provides a solution to this problem.
Elle vise un procédé présentant l'avantage de mettre en oeuvre des opérations mécaniques, chimiques ou électriques simples pour l'ouverture précise des fentes rayonnantes dans les guides d'ondes.It aims at a process having the advantage of performs mechanical, chemical or electrical operations simple for precise opening of radiating slots in waveguides.
Elle vise à fournir un procédé particulièrement adapté aux longueurs d'ondes millimétriques où l'épaisseur de métal nécessaire pour la conduction du courant est relativement réduite.It aims to provide a process particularly suitable for millimeter wavelengths where the thickness of metal necessary for current conduction is relatively scaled down.
Elle vise enfin à fournir un procédé de fabrication d'antennes en guides d'ondes à fentes à faible coût.Finally, it aims to provide a method of manufacturing antennas low cost slotted waveguides.
La présente invention porte ainsi sur un procédé de fabrication d'au moins un guide d'ondes à fentes qui utilise des techniques de moulage, de métallisation et d'arasage pour la réalisation d'au moins certains des éléments constitutifs du guide d'ondes ainsi que l'ouverture des fentes rayonnantes.The present invention thus relates to a manufacturing process at least one slotted waveguide which uses molding, metallization and leveling techniques for realization of at least some of the constituent elements of the waveguide and the opening of the radiating slots.
Le procédé est du type comprenant les étapes suivantes :
- a) réaliser un moule de forme conjuguée avec celle du corps du guide d'ondes, le moule comprenant, en creux, une pluralité d'éléments de section transversale conjuguée avec la forme des fentes rayonnantes ;
- b) injecter une matière diélectrique dans le moule ;
- c) démouler pour obtenir un corps en matière diélectrique comprenant au moins des éléments en saillie ;
- d) métalliser au moins la face du corps comprenant des éléments en saillie ;
- e) araser les éléments en saillie de façon à ouvrir des fentes dans ledit corps, correspondant aux fentes rayonnantes dudit guide d'ondes.
- a) producing a mold of shape conjugated with that of the body of the waveguide, the mold comprising, in hollow, a plurality of elements of cross section conjugate with the shape of the radiating slots;
- b) injecting a dielectric material into the mold;
- c) unmolding to obtain a body of dielectric material comprising at least projecting elements;
- d) metallizing at least the face of the body comprising projecting elements;
- e) leveling the projecting elements so as to open slits in said body, corresponding to the radiating slits of said waveguide.
Selon une définition générale de l'invention, l'arasage selon l'étape e) est réalisé à une hauteur choisie par rapport à la face du corps, ce qui permet de protéger ladite face du corps des moyens d'arasage sans appliquer de couche de protection supplémentaire sur ladite face du corps.According to a general definition of the invention, leveling according to step e) is carried out at a height chosen relative to the face of the body, which protects said face of the body leveling means without applying a protective layer additional on said face of the body.
De façon surprenante, la Demanderesse a constaté que les fentes ainsi légèrement protubérantes par rapport à la face du corps réduisent en outre les couplages parasites existant entre deux fentes adjacentes et qui sont liés à la propagation de courant sur la face du corps de guide d'ondes. En effet, cette propagation de courant est maintenant perturbée par la géométrie protubérante des fentes conformément au procédé selon l'invention, ce qui limite les couplages entre les fentes.Surprisingly, the Applicant has found that the slits thus slightly protruding from the face of the body also reduce the existing parasitic couplings between two adjacent slots and which are related to the spread current on the face of the waveguide body. In effect, this current propagation is now disturbed by the protruding geometry of the slots in accordance with method according to the invention, which limits the couplings between the slots.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une antenne réseau agencée en au moins deux guides d'ondes à fentes rayonnantes réalisés séparément ou ensemble selon le procédé mentionné ci-avant. The present invention also relates to a method of manufacture of a network antenna arranged in at least two waveguides with radiant slits produced separately or together according to the method mentioned above.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé pour fabriquer une antenne réseau comprenant au moins deux guides d'ondes à fentes rayonnantes comprend les étapes suivantes :
- 1) réaliser un moule de forme conjuguée avec celle du réseau à guides d'ondes, comprenant en creux, une pluralité d'éléments de section transversale conjuguée avec la forme des fentes rayonnantes de chaque guide d'onde ;
- 2) injecter une matière diélectrique dans le moule ;
- 3) démouler pour obtenir un corps en matière diélectrique à la forme du moule ;
- 4) découper le corps au format des guides d'ondes ;
- 5) métalliser au moins la face du corps comprenant les éléments en saillie, ainsi que la face latérale séparant les guides d'ondes ainsi découpée ;
- 6) araser à une hauteur choisie par rapport à la face du corps les éléments en saillie de façon à ouvrir des fentes dans les guides d'ondes formant l'antenne réseau.
- 1) produce a mold of shape conjugated with that of the waveguide network, comprising in hollow, a plurality of elements of cross section conjugate with the shape of the radiating slots of each waveguide;
- 2) inject a dielectric material into the mold;
- 3) unmolding to obtain a body of dielectric material in the shape of the mold;
- 4) cut the body in waveguide format;
- 5) metallizing at least the face of the body comprising the projecting elements, as well as the lateral face separating the waveguides thus cut;
- 6) leveling the protruding elements at a height chosen relative to the face of the body so as to open slits in the waveguides forming the array antenna.
En pratique, l'étape 1) consiste en outre à réaliser un moule comprenant, en creux, la connexion commune des deux guides d'ondes tandis que l'étape 6) consiste à araser en outre l'élément en saillie correspondant à la connexion commune des deux guides d'ondes.In practice, step 1) also consists in making a mold including, in hollow, the common connection of the two guides waves while step 6) is to level off further the projecting element corresponding to the common connection of two waveguides.
La présente invention a également pour objet un guide d'onde à fentes rayonnantes obtenu par le procédé mentionné ci-avant.The present invention also relates to a waveguide with radiating slits obtained by the process mentioned above.
De même, la présente invention a également pour objet une antenne réseau agencée en au moins deux guides d'ondes à fentes rayonnantes obtenue selon le procédé mentionné ci-avant. Similarly, the present invention also relates to a array antenna arranged in at least two waveguides at radiant slits obtained by the process mentioned above.
Avantageusement, l'antenne réalisée par le procédé selon l'invention est utilisable pour des longueurs d'ondes millimétriques.Advantageously, the antenna produced by the method according to the invention can be used for wavelengths millimeter.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lumière de la description détaillée ci-après et des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 illustre un exemple de réalisation de l'opération de moulage selon l'invention ;
- la figure 2 illustre schématiquement un exemple de moule selon l'invention ;
- la figure 3 illustre l'étape relative à l'injection de la matière plastique dans le moule selon l'invention ;
- la figure 4 illustre l'étape relative à la métallisation du corps de guide d'ondes selon l'invention ;
- la figure 5 représente une coupe droite théorique effectuée sur l'élément décrit en référence à la figure 4, montrant la matière plastique à l'intérieur et la couche de métal enrobant la pièce plastique ;
- la figure 6 illustre l'étape relative à l'ouverture des fentes rayonnantes par arasement des éléments en saillie ;
- la figure 7 représente un exemple de réseau à deux guides d'ondes rectangulaires accolés selon l'invention et comportant chacun quatre fentes rayonnantes ;
- la figure 8 illustre un autre exemple d'un guide à quatre fentes rayonnantes avec un court-circuit d'un côté et un accès par une bride de l'autre côté ;
- la figure 9 illustre encore un autre exemple d'un guide d'ondes à quatre fentes rayonnantes avec un coude au niveau du point d'excitation, accessible par une bride ;
- les figures 10A, 10B et 10C représentent différents moyens pour réaliser des courts-circuits dans des guides d'ondes traditionnels ;
- la figure 11 illustre schématiquement une autre technique de réalisation des éléments terminaux des guides d'ondes représentés sur la figure 7 ;
- les figures 12 et 13 illustrent l'utilisation de courts-circuits à l'intérieur d'un guide d'onde ;
- la figure 14 illustre schématiquement une antenne réseau pour radar, utilisable pour les longueurs d'ondes millimétriques, et obtenue selon le procédé selon l'invention ; et
- la figure 15 illustre une variante de la pièce décrite en référence à la figure 11 et comportant une zone favorisant la fixation de l'antenne sur un support mécanique.
- FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of the molding operation according to the invention;
- FIG. 2 schematically illustrates an example of a mold according to the invention;
- FIG. 3 illustrates the step relating to the injection of the plastic material into the mold according to the invention;
- FIG. 4 illustrates the step relating to the metallization of the waveguide body according to the invention;
- FIG. 5 represents a theoretical cross-section made on the element described with reference to FIG. 4, showing the plastic material inside and the layer of metal coating the plastic part;
- FIG. 6 illustrates the step relating to the opening of the radiating slots by leveling of the projecting elements;
- FIG. 7 represents an example of a network with two contiguous rectangular waveguides according to the invention and each comprising four radiating slots;
- FIG. 8 illustrates another example of a guide with four radiating slots with a short circuit on one side and access by a flange on the other side;
- FIG. 9 illustrates yet another example of a waveguide with four radiating slots with a bend at the level of the excitation point, accessible by a flange;
- FIGS. 10A, 10B and 10C show different means for producing short circuits in traditional waveguides;
- FIG. 11 schematically illustrates another technique for producing the terminal elements of the waveguides shown in FIG. 7;
- Figures 12 and 13 illustrate the use of short circuits inside a waveguide;
- FIG. 14 schematically illustrates a network antenna for radar, usable for millimeter wavelengths, and obtained according to the method according to the invention; and
- FIG. 15 illustrates a variant of the part described with reference to FIG. 11 and comprising a zone favoring the fixing of the antenna on a mechanical support.
L'invention permet de réaliser certains au moins des éléments constitutifs d'une antenne réseau en guides d'ondes à fentes par des opérations de moulage et de métallisation faciles à mettre en oeuvre. En particulier, la formation des fentes ou les connections entre guides, est ainsi avantageusement réalisée grâce à ces opérations de moulage et de métallisation. L'opération d'ouverture des fentes est, quant à elle, obtenue avantageusement par un simple arasement des éléments en saillie, réalisé à une hauteur choisie par rapport à la face du corps comprenant les éléments en saillie.The invention makes it possible to produce at least some of the elements components of a slotted waveguide array antenna by easy molding and metallization operations enforce. In particular, the formation of the slots or the connections between guides, is thus advantageously produced through these molding and metallization operations. The opening of the slots is, in turn, advantageously obtained by a simple leveling of the elements protruding, made at a height chosen with respect to the face of the body comprising the projecting elements.
Sur la figure 1, l'opération de moulage fait appel à des éléments classiquement utilisés en moulage.In FIG. 1, the molding operation uses elements conventionally used in molding.
Une trémie 2 est emplie de granules de matériau plastique.
Ces granules tombent sur une vis sans fin 4 qui est apte à
conduire le matériau vers le moule 6. Des moyens de chauffage
chauffent les granules de façon à obtenir une pâte. A
Le moule 6 est constitué de deux pièces mécaniques dont l'une
8 présente une empreinte creuse représentant la pièce à
réaliser que l'on décrira plus en détail ci-après.The
En référence à la figure 2, la pièce 8 comprend en creux,
notamment une pluralité d'éléments 9 de section transversale
conjuguée avec la forme des fentes rayonnantes de chaque
guide d'ondeWith reference to FIG. 2, the
Par exemple, le moule est réalisé par électro-érosion.For example, the mold is produced by EDM.
La seconde pièce mécanique 10 du moule est préférentiellement
plane au niveau des guides rayonnants de façon à éviter une
déformation sur la hauteur du guide compte tenu de la
géométrie des accès d'alimentation (bride guide d'ondes,
coude).The second
Bien évidemment, cette pièce 10 peut présenter aussi des
motifs en creux.Obviously, this
En référence à la figure 3, on a représenté le résultat de l'injection du plastique dans le moule, après démoulage.With reference to FIG. 3, the result of injecting the plastic into the mold, after demolding.
L'ensemble fini, ébavuré, correspond à la section interne des guides d'ondes. Il comporte très avantageusement en surépaisseur les éléments 9 qui deviendront les fentes rayonnantes.The finished set, deburred, corresponds to the internal section of the waveguides. It very advantageously includes extra thickness the elements 9 which will become the radiating slots.
En référence à la figure 4, la forme plastique illustrée en référence à la figure 3 est métallisée complètement. Par exemple, l'étape de métallisation est effectuée par galvanoplastie.Referring to Figure 4, the plastic form illustrated in reference to Figure 3 is completely metallized. By example, the metallization step is carried out by electroplating.
En référence à la figure 5, une section transversale de l'ensemble montre la forme plastique et la métallisation en surface.Referring to Figure 5, a cross section of the whole shows the plastic shape and the metallization in area.
En référence à la figure 6, les éléments en surépaisseur ou
en saillie 9 sont arasés à une hauteur choisie par rapport au
plan du corps, par exemple à 1 ou 2 dixièmes de mm. Cet
arasement permet d'ouvrir des fentes 11 qui joueront le rôle
des fentes rayonnantes des guides d'ondes.With reference to FIG. 6, the elements in excess thickness or
protruding 9 are leveled at a height chosen relative to the
body plane, for example 1 or 2 tenths of a millimeter. This
leveling allows to open
Les moyens d'arasage sont par exemple de type abrasif (ponçage, rectification) ou coupant (fraisage, tournage) ou analogue.The leveling means are for example of the abrasive type (sanding, grinding) or cutting (milling, turning) or similar.
L'arasage ainsi réalisé à une hauteur choisie par rapport à la surface portant les éléments en saillie permet de protéger ladite surface des moyens d'arasage sans appliquer de couche supplémentaire sur ladite surface.The leveling thus carried out at a height chosen relative to the surface carrying the projecting elements protects said surface of the leveling means without applying a layer additional on said surface.
Il est à remarquer que le procédé selon l'invention modifie légèrement la condition de continuité des champs électromagnétiques au niveau de l'interface entre les fentes et l'espace rayonnant puisque les fentes sont selon l'invention légèrement protubérantes et non plus sur le même niveau que le plan métallique constituant la paroi extérieure des guides d'ondes.It should be noted that the method according to the invention modifies slightly the condition of continuity of electromagnetic fields at the interface between the slots and the radiating space since the slots are according to the invention slightly protruding and no longer on the same level as the metal plane constituting the outer wall of the guides waves.
Cette modification est un effet du second ordre qui peut être pris en compte dans les modèles par simulation (par exemple avec une analyse mettant en oeuvre une méthode de calcul de type "éléments finis dans le domaine temporel"), ou par ajustement avec des mesures expérimentales.This modification is a second order effect which can be taken into account in simulation models (for example with an analysis implementing a method of calculating "finite elements in the time domain"), or by adjustment with experimental measurements.
De façon surprenante, la Demanderesse a constaté que les fentes ainsi légèrement proéminentes réduisent en outre les couplages parasites existant entre deux fentes adjacentes, liés à une propagation de courant sur la paroi externe des guides d'alimentation. En effet, cette propagation de courant est maintenant perturbée par la géométrie protubérante des fentes conformément à l'invention, ce qui limite les couplages parasites entre les fentes.Surprisingly, the Applicant has found that the thus slightly protruding slits further reduce the parasitic couplings existing between two adjacent slots, related to a propagation of current on the external wall of feeding guides. Indeed, this propagation of current is now disturbed by the protruding geometry of slots according to the invention, which limits the couplings parasites between the slots.
A l'issue de l'étape 6, il est obtenu un guide d'ondes à
fentes rayonnantes chargé de diélectrique. Le cas échéant,
certains éléments de l'antenne peuvent être réalisés à partir
de la mise en place d'inserts métalliques surmoulés dans la
pièce en matière plastique.At the end of
En référence à la figure 7, le réseau 13 comprend deux guides
d'ondes 15 et 17, rectangulaires et accolés. Les deux guides
d'ondes sont réalisés par moulage selon le procédé selon
l'invention. Chaque guide d'ondes comprend quatre fentes
rayonnantes 20.With reference to FIG. 7, the
Les guides rectangulaires 15 et 17 comprennent chacun une
extrémité libre formant court-circuit 22. Ils sont excités
par l'intermédiaire d'un diviseur en T simple 24 avec un
accès d'entrée de type bride 26.The rectangular guides 15 and 17 each include a
free end forming
Selon l'invention, après une métallisation globale, les
fentes 20 sont réalisées par arasement de la face supérieure
28 des guides d'ondes.According to the invention, after an overall metallization, the
La séparation entre les deux guides d'ondes est réalisée par
une fente ouverte 30 réalisée sur toute la hauteur des guides
d'ondes.The separation between the two waveguides is carried out by
an
Avantageusement, cette fente ouverte 30 est également
métallisée.Advantageously, this
De même, l'accès d'entrée de type bride 24 est obtenu, après
métallisation, par arasement latéral d'une surépaisseur
obtenue par moulage selon les opérations décrites en référence
aux figures 1 à 6.Likewise, the flange-
En variante, l'accès d'entrée de type bride 24 peut être
réalisé à partir de la mise en place sur la pièce en matière
plastique d'un insert métallique de forme appropriée.Alternatively, the flange-
Les courts-circuits terminaux des guides rayonnants en mode
résonnant sont susceptibles d'être réalisés par métallisation
des sections droites diélectriques terminales 22. Terminal short circuits of radiant guides in mode
resonant are likely to be achieved by metallization
terminal
En référence à la figure 10A, dans des guides d'ondes
métalliques traditionnels, les courts-circuits peuvent être
obtenus par des plaques métalliques 40 fermant complètement
les guides.Referring to Figure 10A, in waveguides
traditional metal, short circuits can be
obtained by
Ces plaques métalliques représentent une configuration
semblable à la métallisation de la section droite 22 décrite
en référence à la figure 7.These metal plates represent a configuration
similar to the metallization of the
En variante, dans des guides d'ondes métalliques traditionnels,
les courts-circuits peuvent être réalisés par des
barreaux métalliques 42 (figure 10C), ou par une plaque 44
fermant partiellement l'extrémité libre du guide d'ondes
(figure 10B) sans recouvrir les parties périphériques 46.Alternatively, in traditional metal waveguides,
short circuits can be achieved by
metal bars 42 (FIG. 10C), or by a
Ces courts-circuits ont pour rôle d'empêcher la propagation du mode guidé principal au-delà de l'obstacle constitué par la plaque ou les barreaux.The role of these short circuits is to prevent the spread the main guided mode beyond the obstacle constituted by the plate or the bars.
Ces modes de réalisation (figures 10A, 10B et 10C) peuvent être avantageusement adaptés et réalisés pour l'antenne selon l'invention.These embodiments (FIGS. 10A, 10B and 10C) can be advantageously adapted and produced for the antenna according to the invention.
En référence à la figure 11, selon l'invention, les éléments
terminaux des guides représentés selon la référence 22 sur la
figure 7 peuvent ainsi être réalisés selon des courts-circuits
50 fermant partiellement les guides, comme la plaque
44 décrite en figure 10B. Avantageusement, l'espace diélectrique
52 correspondant à l'espace diélectrique disponible 46
décrit en figure 10B pour les guides peut également être
utilisé pour réaliser un maintien mécanique des guides entre
eux.With reference to FIG. 11, according to the invention, the elements
guide terminals shown according to
En référence aux figures 12 et 13, on a représenté l'utilisation de courts-circuits à l'intérieur d'un guide d'ondes, par exemple pour effectuer une partition du réseau rayonnant en sous-réseau (par exemple en vue d'augmenter les bandes passantes ou en vue de réaliser une fonction d'écartométrie). Une fente (non représentée) peut être ouverte à l'intérieur de la forme plastique sur toute la hauteur du guide plastique et ensuite métallisée lors du processus de métallisation globale de la forme plastique.Referring to Figures 12 and 13, there is shown the use short circuits inside a waveguide, for example example to partition the radiating network by subnet (for example to increase the bands passers-by or in order to perform a deviation measurement function). A slot (not shown) can be opened inside plastic shape over the entire height of the plastic guide and then metallized during the metallization process overall plastic form.
Une telle réalisation permet de former un élément 58 du type
de la plaque décrite en figure 10B. En variante, l'élément 58
peut être réalisé à partir de la mise en place dans la pièce
en matière plastique d'un insert métallique parallélépipédique
ou cylindrique.Such an embodiment makes it possible to form an
En variante, le court-circuit peut être réalisé par une série
de trous (non représentés) effectués dans la section du
guide. Cette formation de trous peut être suivie d'une
métallisation afin de réaliser des barreaux 63 de type court-circuit
conformément à la figure 10C. En variante, les
éléments 63 peuvent être réalisés à partir de la mise en
place dans la pièce en matière plastique d'inserts métalliques
de type barreau.Alternatively, the short circuit can be achieved by a series
holes (not shown) made in the section of the
guide. This formation of holes can be followed by a
metallization in order to produce
En référence à la figure 15, la partie terminale de la pièce
représentée sur la figure 11 peut être modifiée en utilisant
des fentes ouvertes sur la hauteur des guides et métallisées
pour former des éléments semblables aux éléments 58 de la
figure 12. On constitue ainsi un ensemble comportant une zone
59 non utilisée du point de vue radioélectrique, mais pouvant
avantageusement assurer la rigidité de l'ensemble, d'une
part, et être utilisée pour la fixation de l'antenne sur un
support mécanique par exemple, d'autre part.Referring to Figure 15, the end part of the part
shown in Figure 11 can be changed using
open slots on the height of the guides and metallized
to form elements similar to
En référence à la figure 8, on a représenté un autre exemple
de guide d'ondes 100 à quatre fentes rayonnantes 102 avec un
court-circuit 104 d'un côté et un accès 106 par bride de
l'autre côté.With reference to FIG. 8, another example has been shown.
En référence à la figure 9, on a représenté encore un autre
exemple de guide d'ondes 200 à quatre fentes rayonnantes 202
avec un coude 206 au niveau du point d'excitation, accessible
par une bride 208. With reference to FIG. 9, yet another is shown.
example of
Il est à remarquer que l'accès ou les accès d'entrée peuvent être constitués par d'autres éléments que des brides classiques. Par exemple, ils peuvent être réalisés selon la structure microruban, triplaque ou coplanaire, ou encore à partir d'une transition guide-coaxial classique. Les accès peuvent également être réalisés par des ouvertures taillées sur le côté opposé aux fentes rayonnantes (fentes inclinées).It should be noted that the access or entry accesses can be made up of elements other than conventional flanges. For example, they can be made according to the microstrip, triplate or coplanar structure, or even from a classic guide-coaxial transition. The accesses can also be made through cut openings on the side opposite to the radiating slots (inclined slots).
Il convient d'observer aussi que plusieurs pièces réalisées selon le procédé selon l'invention peuvent être assemblées par pression mécanique ou par soudure (soudure par ultrasons par exemple). Ainsi, il est possible de réaliser une antenne comportant plusieurs niveaux (ou couches) de guides accolés ou superposés, ces guides étant couplés par exemple à partir de fentes inclinées.It should also be noted that several pieces made according to the method according to the invention can be assembled by mechanical pressure or by welding (ultrasonic welding for example). Thus, it is possible to make an antenna comprising several levels (or layers) of contiguous guides or superimposed, these guides being coupled for example from inclined slots.
Il est à remarquer également que l'antenne à fentes représentée en référence à la figure 7 est du type antenne réseau en guides à fentes à shunt longitudinales sur le grand côté des guides.It should also be noted that the slot antenna shown with reference to FIG. 7 is of the network antenna type in longitudinal shunt slot guides on the long side guides.
Bien évidemment, l'antenne peut être aussi d'un type différent et réalisée selon la technique décrite ci-avant. Par exemple, les guides peuvent être du type à fentes sur le petit côté des guides d'ondes. Les fentes peuvent aussi être de forme différente, par exemple en C, en Z, en I, etc.Obviously, the antenna can also be of a different type and produced according to the technique described above. By example, the guides can be of the slot type on the small side of the waveguides. The slots can also be differently shaped, for example C, Z, I, etc.
La matière plastique utilisée selon l'invention doit être de préférence simple de mise en oeuvre, injectable dans un moule et présenter un bon état de surface. Elle doit aussi être de préférence mécaniquement stable, par exemple se dilater peu avec la température. En pratique, elle est métallisable et possède des caractéristiques électriques adéquates à son utilisation pour le guidage des ondes électromagnétiques, en terme de permittivité et de tangente de perte.The plastic used according to the invention must be preferably easy to use, injectable into a mold and present a good surface condition. She must also be from preferably mechanically stable, for example little expansion with the temperature. In practice, it is metallizable and has electrical characteristics suitable for its use for guiding electromagnetic waves, in term of permittivity and tangent of loss.
Par exemple, la matière plastique est du polycarbonate ou analogue. For example, the plastic is polycarbonate or similar.
En référence à la figure 14, on a représenté une antenne
réseau en guides à fentes, obtenue selon le procédé selon
l'invention. Cette antenne trouve une application avantageuse
dans le domaine du radar et est utilisable pour des longueurs
d'ondes millimétriques. Elle comprend une pluralité de guides
d'ondes 300, 302, à fentes 250 et assemblés par paire. Chaque
paire est connectée aux moyens de traitement et d'alimentation
(non représentés) selon une arborescence AB choisie et
réalisée à partir d'une cascade de coupleurs CP. L'excitation
des guides rayonnants peut aussi être effectuée, selon le
procédé selon l'invention, à partir d'un guide d'ondes
transverse aux guides rayonnants et muni de fenêtres de
couplage vers ceux-ci.Referring to Figure 14, there is shown an antenna
network of slotted guides, obtained according to the method according to
the invention. This antenna finds an advantageous application
in the radar field and can be used for lengths
of millimeter waves. It includes a plurality of
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9703009A FR2760901B1 (en) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING ANTENNAS IN SLOTTED WAVY GUIDES, IN PARTICULAR FOR USE IN MILLIMETER WAVELENGTHS |
FR9703009 | 1997-03-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0865097A1 true EP0865097A1 (en) | 1998-09-16 |
Family
ID=9504713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP98400576A Ceased EP0865097A1 (en) | 1997-03-13 | 1998-03-11 | Method and apparatus for the fabrication of slotted waveguides, particularly usable for millimetric wavelengths |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0865097A1 (en) |
FR (1) | FR2760901B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100454661C (en) * | 2001-07-31 | 2009-01-21 | 日立麦克赛尔株式会社 | Planar antenna and its making process |
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- 1997-03-13 FR FR9703009A patent/FR2760901B1/en not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-03-11 EP EP98400576A patent/EP0865097A1/en not_active Ceased
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 17, no. 661 (E - 1471) 7 December 1993 (1993-12-07) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 5, no. 86 (E - 060) 5 June 1981 (1981-06-05) * |
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CN100454661C (en) * | 2001-07-31 | 2009-01-21 | 日立麦克赛尔株式会社 | Planar antenna and its making process |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2760901A1 (en) | 1998-09-18 |
FR2760901B1 (en) | 1999-05-14 |
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