EP3363069A1 - Joint tournant hyperfréquence - Google Patents

Joint tournant hyperfréquence

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Publication number
EP3363069A1
EP3363069A1 EP16785405.8A EP16785405A EP3363069A1 EP 3363069 A1 EP3363069 A1 EP 3363069A1 EP 16785405 A EP16785405 A EP 16785405A EP 3363069 A1 EP3363069 A1 EP 3363069A1
Authority
EP
European Patent Office
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component
rotary joint
microwave
angle
deflector
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16785405.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane Formont
Christian Renard
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP3363069A1 publication Critical patent/EP3363069A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
    • H01P1/062—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
    • H01P1/066—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation
    • H01P1/067—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation the energy being transmitted in only one line located on the axis of rotation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3604—Rotary joints allowing relative rotational movement between opposing fibre or fibre bundle ends
    • 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
    • H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
    • 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
    • H01Q15/23—Combinations of reflecting surfaces with refracting or diffracting devices

Definitions

  • the present invention relates to a microwave rotary joint.
  • the present invention also relates to an aircraft comprising such a seal
  • one or more radio frequency signals are transmitted between a fixed part and a moving part. It is therefore desirable to have a system allowing such transmission.
  • micro-cuts interrupting the transmission of signals.
  • the occurrence of micro-cuts is a phenomenon difficult to predict so that the duration and / or the number of micro-cuts per second are not known before the implementation of the complete system comprising the wafers and brushes.
  • the rotating joint is subject to more regular maintenance, which results in a more delicate implementation.
  • additional brushes are added in parallel to statistically reduce the micro-cuts. The addition of such brushes makes the rotary joint even more bulky.
  • a microwave rotary joint comprising a fixed part and a moving part, the mobile part comprising a Dove microwave prism comprising a first deflector adapted to deflect an incident beam with a first angle to obtain a first deflected beam, a metallic reflector plane capable of reflecting the first deflected beam to obtain a reflected beam, and a second deflector adapted to deflect the reflected beam at a second angle to obtain a second deflected beam, the first angle and the second angle being opposite.
  • the microwave rotary joint comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
  • the first deflector and the second deflector are identical.
  • the first angle and the second angle are equal to 45 °.
  • At least one of the first deflector and the second deflector comprises a first microwave component, a first central axis being definable for the first component, the first component extending between two first ends and having a first index varying between the two. first ends, a second microwave component, a second central axis that can be defined for the second component, the first central axis and the second central axis coinciding, the second component extending between two second ends and having a second index varying between two second ends, at least one of the two components being rotatable to angularly position the first component and the second component relative to each other along the first central axis to define an angular positioning between the two components, the two components being configured to produce a deflection of one incident beam, the deflection being of varying amplitude depending on the angular positioning between the two components.
  • each component comprises a structure having an effective index variation resulting in a variation of the index of the component.
  • each component is made of a material chosen so that the refractive index of the material varies in one direction.
  • At least one of the components has a shape selected from the group consisting of a disc of constant thickness, a disc having a sawtooth surface, and a disc having holes.
  • the rotary joint further comprises an inlet injector adapted to inject a beam incident on the first deflector and an output extractor clean to harvest the second deflected beam.
  • the inlet injector and the output extractor are each a set of an antenna and a lens.
  • the present description also describes an aircraft comprising a microwave rotary joint as previously described.
  • FIG. 1 a diagram of an aircraft comprising a rotary joint
  • FIG. 2 a diagram of the rotary joint of FIG. 1 comprising a Dove prism
  • FIG. 3 a diagram of the Dove prism of FIG. 3,
  • FIG. 4 a diagram of an exemplary embodiment of an element of the Dove prism of FIG. 4, and
  • FIG. 10 An aircraft 10 is shown in FIG.
  • An aircraft is a vehicle capable of evolving within the Earth's atmosphere.
  • An airplane or a helicopter are particular examples of aircraft.
  • the aircraft 10 is an airplane.
  • the aircraft 10 comprises a microwave system 12.
  • microwave system a system capable of interacting with microwave waves.
  • a frequency is considered to belong to the microwave domain when the frequency is between 300 MHz (MegaHertz) and 300 GHz.
  • the typical wavelength associated is between 1 mm (millimeter) and 1 m (meter).
  • each element of the microwave system 12 is adapted to interact with microwave waves, which induces specific sizes of the elements considered.
  • the microwave system 12 is a rotary joint 12.
  • the rotary joint 12 has a fixed part 14 and a rotating part 16.
  • the fixed part 14 comprises an inlet injector 17.
  • the inlet injector 17 comprises, according to the example of FIG. 2, an input antenna 18 and an input lens 20.
  • the moving part 16 comprises a Dove prism 22 and an output extractor 23.
  • the output extractor 25 comprises, according to the example of FIG. 2, an output lens 24 and an output antenna 26.
  • a Dove prism is a type of non-dispersive reflective prism.
  • the Dove prism 22 comprises a first deflector 28, a second deflector 30 and a metal reflector plane 32.
  • the fixed part 14 is also called stator while the rotating part 16 is also called rotor 16. There is defined a direction of rotation for the rotating part 16.
  • the rotating part 16 rotates around the direction of rotation. The direction of rotation is symbolized by the Z axis in FIG.
  • transverse direction X is perpendicular to the direction of rotation and contained in the plane of the sheet.
  • the inlet injector 17 is able to inject an incident beam on the first deflector 28.
  • the input antenna 18 is capable of emitting waves.
  • the set of transmitted waves forms a beam called input beam.
  • the input lens 20 is adapted to convert the input beam into a collimated beam.
  • the beam obtained is a beam having a smaller divergence than the input beam.
  • the input antenna 18 is, for example, positioned at the focus of the input lens 20.
  • the collimated beam that the input lens 20 makes it possible to obtain is a beam incident on the first deflector 28.
  • the first deflector 28 is adapted to deflect an incident beam with a first angle to obtain a first deflected beam.
  • the first angle is noted ⁇ 1.
  • the first angle ⁇ 1 is equal to 45 °.
  • the first deflector 28 is feasible in different ways.
  • the first deflector 28 comprises two microwave components 34 and 36.
  • the first component 34 extends between two first ends 341 and 342 and has a first index varying between the first two ends 341 and 342.
  • the first index is a refractive index of the first component 34.
  • a first central axis is defined.
  • the first central axis is in the direction of rotation Z.
  • the second component 36 extends between two second ends 361 and 362 and has a second index varying between the two second ends 361 and 362.
  • the second index is a refractive index of the first component 34.
  • a second central axis is defined. The first central axis and the second central axis coincide so that, according to the example described, the second central axis is in the Z direction.
  • One of the two components for example the first component 34, is rotatable around the first central axis Z.
  • the first component 34 is rotatable to angularly position the first component 34 and the second component 36 relative to each other along the first central axis Z.
  • angular positioning between the two components 34 and 36 is defined.
  • An orientation of the components 34 and 36 relative to each other in a plane perpendicular to the first central axis Z is an example of angular positioning.
  • the two components 34 and 36 are rotatable to angularly position the first component 34 and the second component 36 relative to each other along the first central axis Z.
  • Both components 34 and 36 are configured to produce a deflection of an incident beam.
  • the deflection is of a varying amplitude depending on the angular positioning between the two components 34 and 36.
  • each component 34 and 36 is made of a material chosen so that the refractive index of the material varies in one direction.
  • the refractive indices vary according to the transverse direction X.
  • each component 34 and 36 has a constant thickness.
  • the thickness of each component 34 and 36 is noted e34 and e36 in FIG. 4.
  • the thickness is measured along the direction of rotation Z.
  • each component 34 and 36 is in the form of a disk.
  • the reflective plane 32 is adapted to reflect the first deflected beam to obtain a reflected beam.
  • the reflective plane 32 is a metal plane.
  • the second deflector 30 is adapted to deflect the reflected beam at a second angle to obtain a second deflected beam.
  • the second angle is noted ⁇ 2.
  • the first angle ⁇ 1 and the second angle ⁇ 2 are opposite.
  • the output lens 24 is adapted to convert a collimated output beam into a convergent beam.
  • the output antenna 26 is adapted to collect the convergent beam.
  • the input antenna 18 emits a microwave beam.
  • the input lens 20 converts the input beam into a first beam F1.
  • the first beam F1 is a collimated beam.
  • the first beam F1 is an incident beam for the first deflector 28.
  • the first deflector 28 deflects the first beam F1 at the first angle ⁇ 1 to obtain a second beam F2.
  • the reflective plane 32 reflects the second beam F2 to obtain a third beam F3.
  • the second deflector 30 deflects the third beam F3 at the second angle ⁇ 2 to obtain a fourth beam F4.
  • the fourth beam F4 and the first beam F1 have the same direction.
  • Such a rotary joint 12 thus makes it possible to transmit a microwave beam with a fixed part and a mobile part.
  • the rotary joint 12 is also adapted to transmit several microwave beams.
  • This component is a Dove prism, which is a right angle prism truncated for convenience.
  • the incident ray penetrates with an incidence at 45 °, then is totally reflected on the face opposite to the edge of the right angle because of the inclination of the beam and the index of the media according to Snell-Descartes law. .
  • the beam emerges parallel to the incident ray returning the symmetrical image with respect to the plane of reflection, the principle of this prism is presented below.
  • the operating principle of a multi-channel optical rotary joint is based on the use of a Dove prism and several separate optical fibers at the entrance and exit.
  • the optical beams at the output of the different optical fibers are collimated so that their propagation is slightly divergent, thus ensuring the transmission of the signal from the input optical fiber to its optical output fiber.
  • the Dove prism When used in a rotary joint, the Dove prism is driven at a rotation speed 2 times less than that of the moving part.
  • the rotary joint 12 is easy to implement since only the three components of the Dove prism 22 are involved, namely two deflectors 28 and 30 and a reflective plane 32.
  • Such a rotary joint 12 thus makes it possible to transmit several signals in parallel, by using antennas and waveguides for each of the signals.
  • the rotary joint 12 is adapted to transmit signals of different kinds.
  • the rotary joint 12 is able to transmit signals of which at least one of the power and the frequency differs.
  • Analog signals and digital signals are transmitted by the rotary joint 12.
  • the rotary joint 12 is capable of transmitting signals of the wifi type.
  • the rotary joint 12 has a small footprint.
  • Such a rotating joint 12 avoids the presence of electrical contacts between the inputs and outputs, which avoids their wear. Otherwise formulated, the absence of electrical contact between the fixed part and the movable part avoids the wear of the brushes.
  • the rotary joint 12 also provides a phase stability of the different signals. Indeed, neither the inputs nor the outputs are mechanically solicited.
  • FIG. 12 Another embodiment of the rotary joint 12 is shown in FIG.
  • the two components 34 and 36 are disc-shaped having a sawtooth surface.
  • baffles 28 and 30 behave as Fresnel lenses.
  • each component 34 and 36 comprises a structure having an effective index variation resulting in a variation of the index of the component.
  • the two components 34 and 36 are disk-shaped having a sawtooth surface.
  • the deflectors 28 and 30 are misalignment devices in accordance with the patent application number of publication FR 2 945 674.
  • the embodiments of misalignment devices described in the patent application number publication FR 2 945 674 published November 19, 2010 are included in this application by reference.
  • the deflectors 28 and 30 are configurable hyperfrequency deflection systems in accordance with the patent application number FR 3 002 697.
  • the embodiments of configurable hyperfrequency deflection systems described in the patent application number publication FR 3,002,697 published August 29, 2014 are included in this application by reference.
  • the rotary joint 12 solves the problem of the number of channels by using a new component which is the prism of Dove 22.
  • the Dove prism 22 is an assembly of three elements that are the two deflectors 28 and 30 and the reflective plane 32.
  • the prism of Dove 22 is a microwave component for which the first angle ⁇ 1 and the second angle ⁇ 2 are opposite.
  • the absolute value of the two angles ⁇ 1 and ⁇ 2 is a priori arbitrary.
  • the choice of one value or another is mainly related to considerations of compactness of the Dove prism.
  • a first angle ⁇ 1 of 45 ° is a compromise of particular interest.
  • Such a Dove prism 22 is advantageously employed in a microwave system for which one or more radiofrequency signals must be transmitted between a fixed part and a mobile part.
  • the Dove prism 22 is used in a microwave system for which one or more radiofrequency signals must be transmitted between a fixed part and a moving part without electrical contact.
  • the Dove prism 22 is also used in a microwave system for which one or more radiofrequency signals must be transmitted between a fixed part and a mobile part a high signal quality transmitted.
  • the prism of Dove 22 also advantageously makes it possible to transmit between a fixed part and a mobile part signals with several non-identical frequencies.
  • Dove prism 22 has advantages in the context of a radiofrequency rotary joint.
  • the prism of Dove 22 also applies to the case of rotating radar.
  • the prism of Dove 22 is also interesting for rotating antenna devices.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention concerne un joint tournant hyperfréquence comportant une partie fixe et une partie mobile, la partie mobile comportant un prisme de Dove hyperfréquence (22) comprenant : - un premier déflecteur (28) propre à défléchir un faisceau incident avec un premier angle pour obtenir un premier faisceau défléchi, - un plan réflecteur métallique (32) propre à réfléchir le premier faisceau défléchi pour obtenir un faisceau réfléchi, et - un deuxième déflecteur (30) propre à défléchir le faisceau réfléchi selon un deuxième angle pour obtenir un deuxième faisceau défléchi, le premier angle et le deuxième angle étant opposés.

Description

Joint tournant hyperfréquence
La présente invention concerne un joint tournant hyperfréquence. La présente invention se rapporte aussi à un aéronef comprenant un tel joint
Pour les systèmes radar à antenne tournante, un ou plusieurs signaux radiofréquences sont transmis entre une partie fixe et une partie mobile. Il est donc souhaitable de disposer d'un système permettant une telle transmission.
Pour cela, il est connu d'utiliser un guide d'ondes placé au centre d'un joint tournant.
Toutefois, un tel guide d'ondes ne transmet qu'un seul signal radiofréquence.
Il a également été développé des techniques reposant sur l'emploi de galettes. Selon le cas, les galettes sont reliées à la partie tournante ou à la partie fixe. Des balais métalliques assurent le contact électrique entre les deux parties fixes et mobiles. L'interférence entre les signaux est empêchée par l'emploi simultané de plusieurs types de galettes, ces galettes se distinguant par l'épaisseur.
Cependant, un tel joint est encombrant. De fait, la taille du joint tournant tend à augmenter lorsque le nombre de signaux à transmettre simultanément augmente.
Par ailleurs, l'emploi de galettes en combinaison avec des balais génèrent des microcoupures interrompant la transmission de signaux. L'apparition des microcoupures est un phénomène difficilement prédictible de sorte que la durée et/ou le nombre de microcoupures par seconde ne sont pas connus avant la mise en œuvre du système complet comportant les galettes et les balais. Dans certains cas, le joint tournant fait l'objet d'une maintenance plus régulière, ce qui résulte en une mise en œuvre plus délicate. Dans d'autres cas, des balais supplémentaires sont ajoutés en parallèle pour réduire statistiquement les microcoupures. L'ajout de tels balais rend le joint tournant encore plus encombrant.
Il existe donc un besoin pour un joint tournant hyperfréquence présentant un encombrement réduit et limitant l'apparition des microcoupures.
Pour cela, il est proposé un joint tournant hyperfréquence comportant une partie fixe et une partie mobile, la partie mobile comportant un prisme de Dove hyperfréquence comprenant un premier déflecteur propre à défléchir un faisceau incident avec un premier angle pour obtenir un premier faisceau défléchi, un plan réflecteur métallique propre à réfléchir le premier faisceau défléchi pour obtenir un faisceau réfléchi, et un deuxième déflecteur propre à défléchir le faisceau réfléchi selon un deuxième angle pour obtenir un deuxième faisceau défléchi, le premier angle et le deuxième angle étant opposés. Suivant des modes de réalisation particuliers, le joint tournant hyperfréquence comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le premier déflecteur et le deuxième déflecteur sont identiques.
- le premier angle et le deuxième angle sont égaux à 45°.
- au moins l'un du premier déflecteur et du deuxième déflecteur comporte un premier composant hyperfréquence, un premier axe central pouvant être défini pour le premier composant, le premier composant s'étendant entre deux premières extrémités et présentant un premier indice variant entre les deux premières extrémités, un deuxième composant hyperfréquence, un deuxième axe central pouvant être défini pour le deuxième composant, le premier axe central et le deuxième axe central étant confondus, le deuxième composant s'étendant entre deux deuxièmes extrémités et présentant un deuxième indice variant entre les deux deuxièmes extrémités, au moins l'un des deux composants étant rotatif pour positionner angulairement le premier composant et le deuxième composant l'un par rapport à l'autre le long du premier axe central pour définir un positionnement angulaire entre les deux composants, les deux composants étant configurés pour produire une déflexion d'un faisceau incident, la déflection étant d'une amplitude variant en fonction du positionnement angulaire entre les deux composants.
- chaque composant comporte une structure présentant une variation d'indice effectif résultant en une variation de l'indice du composant.
- chaque composant est réalisé en un matériau choisi pour que l'indice de réfraction du matériau varie selon une direction.
- au moins l'un des composants présente une forme choisie dans le groupe constitué d'un disque d'épaisseur constante, d'un disque présentant une surface en dents de scies, et d'un disque présentant des trous.
- le joint tournant comprend en outre un injecteur d'entrée propre à injecter un faisceau incident sur le premier déflecteur et un extracteur de sortie propre à récolter le deuxième faisceau défléchi.
- l'injecteur d'entrée et l'extracteur de sortie sont chacun un ensemble d'une antenne et d'une lentille.
La présente description décrit également un aéronef comportant un joint tournant hyperfréquence tel que précédemment décrit.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont : - figure 1 , un schéma d'un aéronef comprenant un joint tournant,
- figure 2, un schéma du joint tournant de la figure 1 comprenant un prisme de Dove,
- figure 3, un schéma du prisme de Dove de la figure 3,
- figure 4, un schéma d'un exemple de réalisation d'un élément du prisme de Dove de la figure 4, et
- figure 5, un schéma d'un autre exemple de prisme de Dove.
Un aéronef 10 est représenté à la figure 1 .
Un aéronef est un véhicule capable d'évoluer au sein de l'atmosphère terrestre. Un avion ou un hélicoptère sont des exemples particuliers d'aéronef.
Dans le cas de la figure 1 , l'aéronef 10 est un avion.
L'aéronef 10 comporte un système hyperfréquence 12.
Il est entendu par l'expression « système hyperfréquence » un système propre à interagir avec des ondes hyperfréquences.
Une fréquence est considérée comme appartenant au domaine hyperfréquence lorsque la fréquence est comprise entre 300 MHz (MégaHertz) et 300 GHz. La longueur d'onde typique associée est comprise entre 1 mm (millimètre) et 1 m (mètre).
Dans la suite, il est considéré que chaque élément du système hyperfréquence 12 est propre à interagir avec des ondes hyperfréquences, ce qui induit des tailles spécifiques des éléments considérés.
Dans le cas particulier de la figure 1 , le système hyperfréquence 12 est un joint tournant 12.
Les éléments du joint tournant 12 sont visibles sur la figure 2.
Le joint tournant 12 comporte une partie fixe 14 et une partie tournante 16.
La partie fixe 14 comporte un injecteur d'entrée 17. L'injecteur d'entrée 17 comprend, selon l'exemple de la figure 2, une antenne d'entrée 18 et une lentille d'entrée 20.
La partie mobile 16 comprend un prisme de Dove 22 et un extracteur de sortie 23. L'extracteur de sortie 25 comprend, selon l'exemple de la figure 2, une lentille de sortie 24 et une antenne de sortie 26.
Un prisme de Dove est un type de prisme réflectif non dispersif.
Comme visible à la figure 3, le prisme de Dove 22 comporte un premier déflecteur 28, un deuxième déflecteur 30 et un plan réflecteur métallique 32.
La partie fixe 14 est aussi appelée stator tandis que la partie tournante 16 est aussi appelée rotor 16. Il est défini une direction de rotation pour la partie tournante 16. La partie tournante 16 tourne autour de la direction de rotation. La direction de rotation est symbolisée par l'axe Z sur la figure 2.
Il est aussi défini une direction transversale symbolisée par l'axe X. La direction transversale X est perpendiculaire à la direction de rotation et contenue dans le plan de la feuille.
L'injecteur d'entrée 17 est propre à injecter un faisceau incident sur le premier déflecteur 28.
L'antenne d'entrée 18 est propre à émettre des ondes. L'ensemble des ondes émises forme un faisceau dit faisceau d'entrée.
La lentille d'entrée 20 est propre à convertir le faisceau d'entrée en un faisceau collimaté.
Par l'expression « collimaté » dans ce contexte, il est entendu que le faisceau obtenu est un faisceau présentant une divergence moindre que le faisceau d'entrée.
Pour cela, l'antenne d'entrée 18 est, par exemple, positionnée au foyer de la lentille d'entrée 20.
Le faisceau collimaté que la lentille d'entrée 20 permet d'obtenir est un faisceau incident sur le premier déflecteur 28.
Le premier déflecteur 28 est propre à défléchir un faisceau incident avec un premier angle pour obtenir un premier faisceau défléchi.
Le premier angle est noté Θ1 .
Selon un exemple de réalisation, le premier angle Θ1 est égal à 45°.
Le premier déflecteur 28 est réalisable de différentes manières.
Par exemple, comme proposé dans l'exemple de la figure 4, le premier déflecteur 28 comporte deux composants hyperfréquences 34 et 36.
Le premier composant 34 s'étend entre deux premières extrémités 341 et 342 et présente un premier indice variant entre les deux premières extrémités 341 et 342.
Le premier indice est un indice de réfraction du premier composant 34.
Pour un tel premier composant 34, il est défini un premier axe central. Pour la suite, il est supposé que le premier axe central est selon la direction de rotation Z.
Similairement, le deuxième composant 36 s'étend entre deux deuxièmes extrémités 361 et 362 et présente un deuxième indice variant entre les deux deuxièmes extrémités 361 et 362. Le deuxième indice est un indice de réfraction du premier composant 34. Pour un tel deuxième composant 36, il est défini un deuxième axe central. Le premier axe central et le deuxième axe central sont confondus de sorte que, selon l'exemple décrit, le deuxième axe central est selon la direction Z.
L'un des deux composants, par exemple le premier composant 34, est rotatif autour du premier axe central Z.
Le premier composant 34 est rotatif pour positionner angulairement le premier composant 34 et le deuxième composant 36 l'un par rapport à l'autre le long du premier axe central Z.
Il en résulte qu'un positionnement angulaire entre les deux composants 34 et 36 est défini. Une orientation des composants 34 et 36 l'un par rapport à l'autre dans un plan perpendiculaire au premier axe central Z est un exemple de positionnement angulaire.
En variante, les deux composants 34 et 36 sont rotatifs pour positionner angulairement le premier composant 34 et le deuxième composant 36 l'un par rapport à l'autre le long du premier axe central Z.
Les deux composants 34 et 36 sont configurés pour produire une déflexion d'un faisceau incident. Dans ce cas, la déflection est d'une amplitude variant en fonction du positionnement angulaire entre les deux composants 34 et 36.
Selon l'exemple de la figure 4, chaque composant 34 et 36 est réalisé en un matériau choisi pour que l'indice de réfraction du matériau varie selon une direction.
Par exemple, selon l'exemple de la figure 4, les indices de réfraction varient selon la direction transversale X.
Dans le cas de la figure 4, chaque composant 34 et 36 présente une épaisseur constante. L'épaisseur de chaque composant 34 et 36 est notée e34 et e36 sur la figure 4. L'épaisseur est mesurée le long de la direction de rotation Z.
Selon l'exemple particulier de la figure 4, chaque composant 34 et 36 présente la forme d'un disque.
Le plan réflecteur 32 est propre à réfléchir le premier faisceau défléchi pour obtenir un faisceau réfléchi.
Le plan réflecteur 32 est un plan métallique.
Le deuxième déflecteur 30 est propre à défléchir le faisceau réfléchi selon un deuxième angle pour obtenir un deuxième faisceau défléchi.
Le deuxième angle est noté Θ2.
Le premier angle Θ1 et le deuxième angle Θ2 sont opposés.
Par le terme opposé, il est entendu que les deux angles Θ1 et Θ2 ont un module identique mais défléchissent selon un sens de rotation différent.
Par exemple, deux angles opposés sont coplanaires. Les mêmes remarques que pour le premier déflecteur 28 s'appliquent pour le deuxième déflecteur 30.
La lentille de sortie 24 est propre à convertir un faisceau de sortie collimaté en un faisceau convergent.
L'antenne de sortie 26 est propre à collecter le faisceau convergent.
Le fonctionnement du joint tournant 12 est maintenant décrit.
L'antenne d'entrée 18 émet un faisceau hyperfréquence.
La lentille d'entrée 20 convertit le faisceau d'entrée en un premier faisceau F1 . Le premier faisceau F1 est un faisceau collimaté.
Le premier faisceau F1 est un faisceau incident pour le premier déflecteur 28.
Le premier déflecteur 28 défléchit le premier faisceau F1 selon le premier angle Θ1 pour obtenir un deuxième faisceau F2.
Le plan réflecteur 32 réfléchit le deuxième faisceau F2 pour obtenir un troisième faisceau F3.
Le deuxième déflecteur 30 défléchit le troisième faisceau F3 selon le deuxième angle Θ2 pour obtenir un quatrième faisceau F4.
Le quatrième faisceau F4 et le premier faisceau F1 ont la même direction.
Un tel joint tournant 12 permet donc de transmettre un faisceau hyperfréquence avec une partie fixe et une partie mobile.
De manière similaire, le joint tournant 12 est également adapté à transmettre plusieurs faisceaux hyperfréquence.
Cette extension se comprend aisément en revenant au fonctionnement d'un prisme de Dove pour les ondes optiques.
De fait, dans le domaine des joints tournants optiques multivoies, plusieurs voies en entrée sont transmises vers plusieurs voies de sortie, au travers d'un élément optique spécifique. Ce composant est un prisme de Dove, qui est un prisme à angle droit tronqué par commodité. Le rayon incident pénètre avec une incidence à 45°, puis se réfléchit totalement sur la face opposée à l'arête de l'angle droit du fait de l'inclinaison du faisceau et l'indice des milieux conformément à la loi de Snell-Descartes. Le faisceau ressort parallèlement au rayon incident en renvoyant l'image symétrique par rapport au plan de réflexion, le principe de ce prisme est présenté ci-dessous.
Lorsque l'on injecte différentes ondes séparées spatialement dans ce prisme, et que l'on tourne le prisme de X, en sortie, les différentes ondes sont tournées de 2X par rapport à l'entrée. En sortie, les différentes ondes restent séparées spatialement et n'interfèrent pas entre elles. Le principe de fonctionnement d'un joint tournant optique multivoie repose sur l'emploi d'un prisme de Dove et de plusieurs fibres optiques distinctes à l'entrée et à la sortie. Les faisceaux optiques en sortie des différentes fibres optiques sont collimatés de telle sorte que leur propagation soit faiblement divergente, assurant ainsi la transmission du signal issu de la fibre optique d'entrée vers sa fibre optique de sortie.
Dans le cadre d'une utilisation dans un joint tournant, le prisme de Dove est entraîné à une vitesse de rotation 2 fois moins importante que celle de la partie mobile.
Ceci montre bien que le joint tournant 12 est également adapté à transmettre plusieurs faisceaux hyperfréquence.
En outre, le joint tournant 12 est aisé à mettre en œuvre puisque seuls les trois composants du prisme de Dove 22 sont impliqués, à savoir deux déflecteurs 28 et 30 et un plan réflecteur 32.
Un tel joint tournant 12 permet ainsi de transmettre plusieurs signaux en parallèle, en utilisant des antennes et guides d'onde pour chacun des signaux.
En outre, le joint tournant 12 est adapté à transmettre des signaux de différentes natures. Par exemple, le joint tournant 12 est propre à transmettre des signaux dont au moins l'un de la puissance et de la fréquence diffère. Des signaux analogiques et des signaux numériques sont transmis par le joint tournant 12. Par exemple, le joint tournant 12 est propre à transmettre des signaux de type wifi.
Le joint tournant 12 présente un encombrement réduit.
Par ailleurs, un tel joint tournant 12 évite la présence de contacts électriques entre les entrées et les sorties, ce qui évite leur usure. Autrement formulé, l'absence de contact électrique entre la partie fixe et la partie mobile permet d'éviter l'usure des balais.
De plus, le phénomène de microcoupures est évité. Cela permet une transmission sans contact, c'est-à-dire une propagation des ondes radiofréquences en espace libre.
Le joint tournant 12 assure aussi une stabilité en phase des différents signaux. En effet, ni les entrées, ni les sorties ne sont sollicités mécaniquement.
Un autre mode de réalisation du joint tournant 12 est présenté à la figure 5.
Dans ce cas, pour chaque déflecteur 28 et 30, les deux composants 34 et 36 ont la forme de disque présentant une surface en dents de scies.
Il en résulte que les déflecteurs 28 et 30 se comportent comme des lentilles de Fresnel.
Ceci permet d'obtenir un gain en masse pour un fonctionnement de même qualité. Selon un autre mode de réalisation, chaque composant 34 et 36 comporte une structure présentant une variation d'indice effectif résultant en une variation de l'indice du composant. Selon encore un autre mode de réalisation, les deux composants 34 et 36 ont la forme de disque présentant une surface en dents de scies.
En variante, les déflecteurs 28 et 30 sont des dispositifs de dépointage conformes à la demande de brevet de numéro de publication FR 2 945 674. Les modes de réalisation de dispositifs de dépointage décrits dans la demande de brevet de numéro de publication FR 2 945 674 publiée le 19 novembre 2010 sont inclus dans la présente demande par référence.
Selon une autre variante, les déflecteurs 28 et 30 sont des systèmes de déflexion configurable hyperfréquence conformes à la demande de brevet de numéro de publication FR 3 002 697. Les modes de réalisation de systèmes de déflexion configurable hyperfréquence décrits dans la demande de brevet de numéro de publication FR 3 002 697 publiée le 29 août 2014 sont inclus dans la présente demande par référence.
De manière générale, il apparaît que le joint tournant 12 résout le problème du nombre de voies en utilisant un nouveau composant qui est le prisme de Dove 22.
Comme décrit précédemment, le prisme de Dove 22 est un assemblage de trois éléments que sont les deux déflecteurs 28 et 30 et le plan réflecteur 32.
Le prisme de Dove 22 est un composant hyperfréquence pour lequel le premier angle Θ1 et le deuxième angle Θ2 sont opposés.
La valeur absolue des deux angles Θ1 et Θ2 est a priori quelconque.
Le choix d'une valeur ou d'une autre est lié principalement à des considérations de compacité du prisme de Dove 22.
Le cas particulier d'un premier angle Θ1 de 45° est un compromis présentant un intérêt particulier. Un tel prisme de Dove 22 est avantageusement employé dans un système hyperfréquence pour lequel un ou plusieurs signaux radiofréquence doivent être transmis entre une partie fixe et une partie mobile.
Similairement, le prisme de Dove 22 est utilisé dans un système hyperfréquence pour lequel un ou plusieurs signaux radiofréquence doivent être transmis entre une partie fixe et une partie mobile sans contact électrique.
Le prisme de Dove 22 est aussi utilisé dans un système hyperfréquence pour lequel un ou plusieurs signaux radiofréquence doivent être transmis entre une partie fixe et une partie mobile une qualité de signal transmis importante.
Le prisme de Dove 22 permet aussi avantageusement de transmettre entre une partie fixe et une partie mobile des signaux à plusieurs fréquences non identiques.
Comme mentionné précédemment, un tel prisme de Dove 22 présente des avantages dans le cadre d'un joint tournant radiofréquence. Le prisme de Dove 22 s'applique également au cas de radar tournant.
Le prisme de Dove 22 est aussi intéressant pour des dispositifs d'antennes tournantes.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Joint tournant hyperfréquence (12) comportant une partie fixe (14) et une partie mobile (16), la partie mobile comportant un prisme de Dove hyperfréquence (22) comprenant :
- un premier déflecteur (28) propre à défléchir un faisceau incident avec un premier angle (Θ1 ) pour obtenir un premier faisceau défléchi,
- un plan réflecteur métallique (32) propre à réfléchir le premier faisceau défléchi pour obtenir un faisceau réfléchi, et
- un deuxième déflecteur (30) propre à défléchir le faisceau réfléchi selon un deuxième angle (Θ2) pour obtenir un deuxième faisceau défléchi, le premier angle (Θ1 ) et le deuxième angle (Θ2) étant opposés.
2. - Joint tournant hyperfréquence selon la revendication 1 , dans lequel le premier déflecteur (28) et le deuxième déflecteur (30) sont identiques.
3. - Joint tournant hyperfréquence selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier angle (Θ1 ) et le deuxième angle (Θ2) sont égaux à 45°.
4.- Joint tournant hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins l'un du premier déflecteur (28) et du deuxième déflecteur (30) comporte :
- un premier composant hyperfréquence (34), un premier axe central étant défini pour le premier composant (34), le premier composant (34) s'étendant entre deux premières extrémités (341 , 342) et présentant un premier indice variant entre les deux premières extrémités (341 , 342),
- un deuxième composant hyperfréquence (36), un deuxième axe central étant défini pour le deuxième composant (36), le premier axe central et le deuxième axe central étant confondus, le deuxième composant (36) s'étendant entre deux deuxièmes extrémités (361 , 362) et présentant un deuxième indice variant entre les deux deuxièmes extrémités (361 , 362),
au moins l'un des deux composants (34, 36) étant rotatif pour positionner angulairement le premier composant (34) et le deuxième composant (36) l'un par rapport à l'autre le long du premier axe central pour définir un positionnement angulaire entre les deux composants, les deux composants (34, 36) étant configurés pour produire une déflexion d'un faisceau incident, la déflection étant d'une amplitude variant en fonction du positionnement angulaire entre les deux composants.
5. - Joint tournant hyperfréquence selon la revendication 4, dans lequel chaque composant (34, 36) comporte une structure présentant une variation d'indice effectif résultant en une variation de l'indice du composant (34, 36).
6. - Joint tournant hyperfréquence selon la revendication 4 et 5, dans lequel chaque composant (34, 36) est réalisé en un matériau choisi pour que l'indice de réfraction du matériau varie selon une direction.
7. - Joint tournant hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel au moins l'un des composants présente une forme choisie dans le groupe constitué de :
- un disque d'épaisseur constante,
- un disque présentant une surface en dents de scies, et
- un disque présentant des trous.
8. - Joint tournant hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, le joint tournant comprenant en outre un injecteur d'entrée (17) propre à injecter un faisceau incident sur le premier déflecteur et un extracteur de sortie (23) propre à récolter le deuxième faisceau défléchi.
9. - Joint tournant hyperfréquence selon la revendication 8, dans lequel l'injecteur d'entrée (17) et l'extracteur de sortie (23) sont chacun un ensemble d'une antenne (18,
26) et d'une lentille (20, 24).
10. - Aéronef (10) comportant un joint tournant hyperfréquence (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
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