EP3680982B1 - Rf radiofrequency rotary joint for rotary device for guiding rf waves and rf rotary device including such a joint - Google Patents

Rf radiofrequency rotary joint for rotary device for guiding rf waves and rf rotary device including such a joint Download PDF

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EP3680982B1
EP3680982B1 EP19214965.6A EP19214965A EP3680982B1 EP 3680982 B1 EP3680982 B1 EP 3680982B1 EP 19214965 A EP19214965 A EP 19214965A EP 3680982 B1 EP3680982 B1 EP 3680982B1
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EP
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transmission
axis
varying
rotary joint
curved sliding
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EP19214965.6A
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EP3680982A1 (en
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Dimitri Vynohradov
Jérôme Brossier
Benjamin Monteillet
Jérôme LORENZO
Nicolas Ferrando
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Centre National dEtudes Spatiales CNES
Thales SA
Original Assignee
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Thales SA
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Publication date
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    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H01P3/123—Hollow waveguides with a complex or stepped cross-section, e.g. ridged or grooved waveguides
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    • H01P1/065—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with a limited angle of rotation the axis of rotation being parallel to the transmission path, e.g. stepped twist
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    • H01P1/068—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation the energy being transmitted in at least one ring-shaped transmission line located around the axis of rotation, e.g. "around the mast" rotary joint
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    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials

Definitions

  • the present invention relates to an RF radiofrequency rotating joint having one or more RF radiofrequency transmission paths for connecting a first fixed part of a radiofrequency rotary device for guiding electromagnetic waves to a second rotating part relative to to the first part of said rotary radiofrequency device and transmitting electromagnetic waves between the first part and the second part of the rotary radiofrequency device, including during the rotation of the latter.
  • the present invention also relates to a radiofrequency rotary device, for example a rotary RF antenna including such an RF rotary joint.
  • RF rotating joints narrowband or wideband, having one or more RF transmission paths, are useful not only for satellites in low orbits called “scrolling” which require steerable or pointable antennas (in English “steerable” ») But also to geostationary satellites for some of their antennas, such as face-to-earth antennas for example.
  • Such RF rotary joints can also be useful for ground antennas such as for example gateway antennas to one or more satellites of a space system, said antennas forming part of access gateway stations, called “Gateways” in English.
  • ground antennas such as for example gateway antennas to one or more satellites of a space system, said antennas forming part of access gateway stations, called “Gateways” in English.
  • EP 2 343 774 A1 PANASONIC CORP [JP]
  • HIDEKI KIRINO ET AL "A 76 GHz Multi-Layered Phased Array Antenna Using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION .
  • a first document FR 3 029 018 describes an RF rotating joint, powered by two excitatory, polarizing and diplexing RF chains.
  • This RF transmission rotary joint consists of two distinct parts, respectively fixed and rotary, fitted together without contact, parallel to the longitudinal axis of said joint, the two fixed and rotary parts comprising a through cylindrical axial opening forming a guide of axial cylindrical wave common to both fixed and rotating parts.
  • the two parts, respectively fixed and rotating, of the rotary joint respectively form a stator and a rotor movable in rotation about the longitudinal axis.
  • the cylindrical axial opening through the rotating joint thus forming a waveguide with circular section, allows, with the particular configuration of the two exciters considered, the propagation of two electromagnetic waves in crossed circular polarization between the two RF exciters.
  • a wideband RF transmission rotary joint for a rotary RF antenna is described in the patent application, entitled “Rotary joint for a rotary antenna and rotary antenna comprising such a joint", filed on September 19 under deposit number FR1700950 , and forming a second document.
  • the rotary RF antenna has a first antenna part and a second antenna part, rotatable relative to the first part, and the RF rotary joint is configured to connect the first and second parts of the rotary RF antenna, and for transmitting RF electromagnetic signals between said first and second parts.
  • the rotary joint has the overall shape of a ring sector with a variable opening and a ring center, and has an axis of rotation (X) passing through the ring center, a plurality of circumferential directions extending following concentric circles arranged around the axis of rotation (X).
  • One of the transmission surfaces comprises main means for delimiting the RF electromagnetic signals and the other comprises complementary means for delimiting the RF electromagnetic signals.
  • the rotor is mounted to rotate relative to the stator about the axis of rotation (X) so that in any position of the rotor, at least part of the transmission surface of the rotor is disposed opposite at least a part of the transmission surface of the stator, without contact between the two parts, except for the external guide devices, for example ball bearings.
  • the parts facing the transmission surfaces of the rotor and of the stator form between them at least one transmission path for electromagnetic signals, the transmission path being delimited by the main and complementary delimiting means and extending in a circumferential direction.
  • This RF rotating joint solution is based on the use of meta-materials, by confining the wave in the guide using periodic pads, and behaves like a waveguide bent along the plane of the component in magnetic excitation H of the wave.
  • This solution produced in two contactless pieces, is broadband and has good RF performance.
  • the embodiment of the RF rotary joint comprises four RF transmission channels, and proposes a configuration which can be generalized to any number N of transmission channels with a non-negligible impact on the transmission path. compactness.
  • an RF rotary joint configured according to this embodiment for an antenna of a LEO low orbit satellite mission (in English “Low Earth Orbit”) requiring, for example, the order of ⁇ 55 ° angular range, is not compact.
  • the radius of curvature of this type of RF seal cannot be made too small because RF performance is directly impacted and degraded, and a minimum seal internal diameter of around five wavelengths must be observed.
  • the volume of such an RF rotary joint increases very quickly when the number of channels increases.
  • the configurations of RF rotating joints known to date do not make it possible to switch the entire Ka band to Tx transmission and Rx reception for two different polarizations of the RF electromagnetic waves with sufficient radio adaptation performance and small spatial congestion, as well as a large angular deflection, typically ⁇ 55 degrees.
  • the joint configurations which use meta-materials in the form of periodic arrays of pads require a very large number of pads, for example 1500 pads for a set of two Tx transmit channels and two Rx receive channels, which involves long and expensive machining.
  • this known RF rotary joint has a mechanical stop which limits the stacking possibilities of the associated piloted antenna.
  • a first technical problem is to reduce the bulk of a wideband RF transmission rotary joint, in particular along the radial direction of extension of the joint and / or overall along all the directions of extension of the joint.
  • a second technical problem is to increase the number of RF transmission channels, i.e. also the number of RF accesses, of a wideband RF transmission rotary joint with limited space.
  • the subject of the invention is also a rotary device for guiding RF waves comprising: a first part a second part which rotates with respect to the first part, and an RF rotary joint as described above, intended to connect the first and second parts. second parts of said rotary device and to transmit electromagnetic signals between these two parts.
  • a first concept underlying the invention is to use meta-materials to replace the metallic walls of confinement of the electromagnetic waves of one or more RF rotating waveguides and to make the rotating waveguide (s).
  • Contactless RF according to the principle of the waveguide with opening in the form of a groove or groove (in English "groove gap waveguide"), described for example in the document of Eva Rajo-Iglesias et al., Titled “Groove Gap Waveguide: A Rectangular Waveguide Between Contactless Metal Plates Enabled by Parallel-Plate Cut-Off”, and published in Proceedings of the Fourth European ConfInterle on Antenna and Propagation, 08 July 2010 .
  • a second underlying concept of the invention is to choose a guiding structure for the sliding waveguide curved RF according to the plane E as an electrical component of the electromagnetic field instead of the plane H as a magnetic excitation component of the same electromagnetic field. , which makes it possible to have a smaller radial radius of curvature and to obtain a much more compact RF rotary joint.
  • an RF radiofrequency rotary joint 2 according to the invention here comprises a single RF transmission path 4.
  • the RF radiofrequency rotary joint 2 is configured to mechanically connect together first and second parts 6, 8 of a rotary device 10 for guiding RF waves, for example of a rotary RF antenna, shown schematically and only on the figure.
  • Figure 1A to simplify reading, and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts 6, 8 of the rotating antenna 10.
  • the first external part 12 comprises a first internal metallic surface 22 for transmitting RF electromagnetic signals, here having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1 equal to the radius of the cylindrical hole 14.
  • the second inner part 18 comprises a second outer metallic surface 28 for transmitting electromagnetic RF signals, here having a cylindrical shape, defined by a second outer radius r2, strictly less than the first inner radius r1, and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface 22 around the axis (Z) 16, according to an angular displacement angle ⁇ , within a predetermined angular opening range 30.
  • the first internal transmission surface 22 here comprises a single first RF access port 32 and first means 34 for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as for example periodic structures of pads with an electrically conductive surface. .
  • the second external transmission surface 28 here comprises a single second RF port 38 and second means 40 for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.
  • the first curved sliding RF waveguide 42 is delimited in radial height or short side b between a first circumferential metal track 46 and a second circumferential metal track 48 of the first and second metal surfaces 22, 28, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two side walls 52, 54 of confinement and guide, spaced apart by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall 62 and a second circumferential end wall 64, disposed respectively near the first RF access port 32 and the second RF access port 38, away from a reference half-midplane around which the angular movement has place.
  • the side walls 52 and 54 confinement and guide, spaced apart by the width a are each formed of a one-or two-dimensional network of metal studs 68, periodically spaced at a spacing pitch p and having a height h p .
  • the spacing step of the pads is less than or equal to a fraction of the wavelength and the height hp of the pads verifies the relationship: r 1 - r 2 - ⁇ 4 ⁇ h p ⁇ r 1 - r 2
  • the rows or lines of pads 68 thus dimensioned form side walls for confining and guiding the electromagnetic field which replace conventional metal walls on the small side b of the first sliding waveguide and prevent the field from leaving.
  • the light left by the pads between the metal tracks of the first and second transmission surfaces typically up to 0.5 mm in Ka band, allows the first and second transmission surfaces to slide between them without contact so as not to degrade the service life. antenna and do not generate particles.
  • the pads with an electrically conductive surface of the two side walls for confining and guiding the same first curved sliding waveguide are slender and can protrude, either from a same circumferential transmission surface taken from among the first and second circumferential transmission surfaces of said first curved sliding waveguide as described in Figures 4A and 4C , or from the two circumferential transmission surfaces of said first curved sliding waveguide at a rate of a different circumferential transmission surface per side wall as described in Figure 4B , or by interlacing the studs from the two circumferential transmission surfaces for at least one side wall taken from among the two side walls.
  • the two circumferential end walls 62, 64 for confining the first curved sliding RF waveguide 52, arranged on either side of the first and second RF access ports 32, 38 are each formed of a uni- or two-dimensional metal studs spaced periodically with the same dimensioning in terms of pitch p spacing and height hp.
  • the rows of studs thus dimensioned form lengthwise end walls of confinement of the electromagnetic field between the first and second RF access ports which replace conventional metal walls of the small side b of the first curved sliding waveguide and prevent the field to exit on the circumferential ends while allowing non-contact sliding between the first transmission surface and the second transmission surface.
  • the studs of the two end walls are slender and protrude from the first transmission surface for the first end wall associated with and disposed in the vicinity of the first RF port, and from the second transmission surface for the. second end wall associated with and disposed in the vicinity of the second RF port.
  • the pads of the end walls of the first curved sliding waveguide RF 42 of the RF transmission path 4 are formed by circumferential rows or lines 72, 73, 74, 75, 76, 78 of pads arranged in a comb so as to allow a free mechanical crossing of the first and second end walls 62, 64 when the first and second parts 12, 18 rotate between them while ensuring their function of confining the electromagnetic waves.
  • the first curved sliding waveguide RF 42 of the RF rotary joint according to the invention differs from an RF curved sliding waveguide of the known RF rotary joint described in the second cited document in that the deformation of the RF confinement and guiding structure is operated according to the plane E of the electrical component of the electromagnetic waves instead of the H plane of the magnetic component of said same waves.
  • This thus makes it possible to obtain a radius of curvature of the first and second transmission surfaces which is much smaller and consequently a structure of the RF rotary joint which is much more compact in volume.
  • such a structure requires having containment studs on a curved surface instead of a flat surface as for the RF rotary joint known from the second document.
  • the structure of the curved sliding waveguide RF 82, used to produce the rotary joint RF 84 known from the second cited document, has a non-zero curvature of the plane H of the magnetic excitation component of the wave electromagnetic while the extension planes of the first and second tracks 86, 88 of the long side a of the curved sliding waveguide RF 82 are plane and perpendicular to the axis of rotation (Z) of the rotary joint RF 82.
  • the walls of short side b of the curved sliding waveguide, formed by lateral confinement walls 90, 92 are here straight sections of cylindrical surfaces concentric around the axis of rotation (Z) of the rotary joint RF 82.
  • the structure of the first curved sliding waveguide RF 42, used to produce the RF rotary joint 2 according to the invention of Figures 1A and 1B exhibits a non-zero curvature of the plane E of the electric field component of the electromagnetic wave, while the extension planes of the small side walls b of the same first curved sliding waveguide RF 42, formed by the walls side containment 52, 54, are plane and perpendicular to the axis of rotation (Z) of the RF rotary joint according to the invention.
  • the long side walls a, formed by the first and second circumferential tracks 22, 28, are here straight sections of cylindrical surfaces concentric around the axis of rotation (Z) of the rotary joint RF.
  • the surfaces 22 and 28 of the first curved sliding waveguide 42 of the Figure 6B are substantially closer to each other than the surfaces 90 and 92 of the curved sliding waveguide 82 of the Figure 6A corresponding to the design and structure of the second cited document, for example with a “large side to small side” ratio equal to 4/1. Consequently, the RF transmission parameters such as the Standing Wave Ratio (SWR) which depend on it will be less degraded in the configuration of the first curved sliding waveguide of the Figure 6B that in the configuration of the state of the art as described in the second cited document and the Figure 6A , at equivalent radius of curvature.
  • SWR Standing Wave Ratio
  • the RF rotary joint 2 based on the use of an electric plane curved sliding waveguide E will therefore have as a feature a radial electric field E, unlike a curved sliding rotary joint RF 82 of the state art using a plane curved waveguide in magnetic excitation H, the electric field of which is axial along the axis of rotation (Z).
  • an RF radiofrequency rotary joint 202 according to the invention comprises a first RF transmission path 204 and a second RF transmission path 206.
  • the RF rotary joint 202 is configured to mechanically connect together first and second parts of a rotary RF waveguide device and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts of the rotary antenna.
  • the first external part 212 comprises a first internal surface 222, electrically conductive, for transmitting the electromagnetic signals RF, here having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole 214.
  • the second internal part 218 comprises a second external surface 228, electrically conductive, for transmitting electromagnetic signals RF, here having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to to the first internal transmission surface 222 around the axis (Z) 16, at an angular displacement angle ⁇ , within a predetermined angular opening range 230.
  • electromagnetic signals RF here having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to to the first internal transmission surface 222 around the axis (Z) 16, at an angular displacement angle ⁇ , within a predetermined angular opening range 230.
  • the first internal transmission surface 222 here comprises a first RF access port 232, a second first RF access port 233, and first means 234, for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as for example periodic structures of pads with electrically conductive surfaces.
  • the second external transmission surface 228 here comprises a first second RF access port 238, a second second RF access port 239, and second means 240 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the first rotating curved sliding waveguide RF 242 is delimited in radial height or short side b between two first first metal tracks 246, 248 of the first and second transmission surfaces 222, 228, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first first lateral confinement and guide walls spaced apart at said width a, and lengthwise in the circumferential direction between two first first circumferential end walls, one arranged near the first first RF access port and the other near the first second access port RF, without one of them interposing between the first two RF access ports.
  • the second first curved sliding waveguide RF 243 is delimited in radial height or short side b between two second first metal tracks 250, 252 of the first and second transmission surfaces 222, 228, in axial height or long side a depending on the direction of the axis of symmetry (Z) between two second first lateral confinement and guide walls spaced apart by said radial height a , and lengthwise in the circumferential direction between two second first circumferential end walls, arranged for one near the second first first RF access port and for the other near the second second RF access port, without one of them interposing between the two second first and second RF ports d 'access.
  • the first external part comprises a first internal surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1 equal to the radius of the hole.
  • the second internal part comprises a second external surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface around the axis (Z), according to an angular displacement angle ⁇ , within a predetermined angular opening range.
  • the first internal transmission surface comprises N first RF access ports and first means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using metamaterials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.
  • the second external transmission surface comprises N second RF access ports and second means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.
  • Each curved RF sliding waveguide, associated in its own right with an RF transmission channel numbered by an index i, i between 1 and N, is delimited in radial height or short side b between a first track and a second row track i of the first and second transmission surfaces, cut in the middle by a same transverse plane PL1, in axial height or long side a along the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and lengthwise along the circumferential direction of the circle transverse between two first circumferential end walls, one arranged close to the associated first RF access port and the other close to the associated second RF access port, without one of these two first end walls are interposed between said two first RF access ports.
  • an RF radiofrequency rotary joint 302 according to the invention comprises a first RF transmission channel 304 and a second RF transmission channel 306.
  • the RF rotary joint 302 is configured to mechanically connect together first and second parts of a rotary RF waveguide device and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts of said rotary guide device.
  • the first external part 312 comprises a first internal metallic surface 322 for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole 314.
  • the second internal part 318 comprises a second metal external surface 328 for transmitting the electromagnetic RF signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first surface. internal of transmission 322 around the axis (Z), at an angular displacement angle ⁇ , within a predetermined angular opening range 330.
  • the first internal transmission surface 322 here comprises a first first RF access port 332, a second first RF access port 333, and first means 334 based on meta-materials, for confining and guiding the electromagnetic RF signals. .
  • the second external transmission surface 328 here comprises a first second RF access port 338, a second second RF access port 339, and second means 340 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the first curved sliding waveguide RF 242 is delimited in radial height or short side b between two first first metal tracks 352, 354 of the first and second transmission surfaces 322, 328 cut by the first transverse plane PL1, in height axial or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first first lateral confinement and guide walls 356, 358 spaced apart by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between two first first walls circumferential end 360, 361, arranged for one near the first first RF access port and for the other near the first second RF access port, without one of them being 'interpose between the first two RF access ports.
  • the second first rotating curved sliding waveguide RF 343 is delimited in radial height or short side b between two second first metal tracks 362, 364 of the first and second transmission surfaces 322, 328 cut by the second transverse plane PL2, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) 316 between two second first side walls 358, 368, of confinement and guide spaced by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between two second first circumferential end walls 370, 371 arranged one near the second first RF access port and the other near the second second RF access port, without one of them do not come between the two second first and second RF access ports.
  • the first external part comprises a first internal surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1 equal to the radius of the cylindrical hole.
  • the second internal part comprises a second electrically conductive external surface, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first surface. internal transmission around the axis of symmetry (Z), according to an angular displacement angle ⁇ , within a predetermined angular opening range.
  • the first internal transmission surface comprises N first RF access ports and first means based on meta-materials, for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the second external transmission surface comprises N second RF access ports and second means based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • Each first curved RF sliding waveguide, associated in its own right with an RF transmission path Vi is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of rank i of the first and second transmission surfaces , cut in the middle by a different transverse plane, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and in length in the circumferential direction of the associated transverse circle between two first circumferential end walls, one arranged near the associated first RF access port and the other near the associated first second RF access port, without one of these first two end walls being interposed between said first two RF access ports.
  • the RF 402 rotary joint is a rotary joint which has four RF transmission channels, two Rx 404, 406 receive and two Tx 408, 410 transmission channels, with four input RF ports 414, 416, 418, 420 , located on the first annular outer part 422 here forming a stator, and four RF output ports 424, 426, 428, 430, located on the second cylindrical inner part 432 here forming a rotor, the four RF transmission channels 404, 406, 408, 410 being produced here using four first curved sliding RF waveguides, not visible on the Figure 9 and possibly broadband, two curved sliding waveguides dedicated to the two RF transmission channels in Rx reception being angularly distributed over the same first first circumferential track at a first longitudinal level L1, and two curved sliding waveguides RF, dedicated with the two RF transmission channels in Tx
  • the first outer part comprises a first inner surface, electrically conductive for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first radius r1 equal to the radius of the cylindrical hole.
  • the second internal part comprises a second external surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface around the axis of symmetry (Z), according to an angular displacement angle ⁇ , within a predetermined angular opening range.
  • the first internal transmission surface comprises N first RF access ports and first means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as for example periodic structures of pads with an electrically conductive surface.
  • the second external transmission surface comprises N second RF access ports and second means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.
  • Each first curved RF sliding waveguide, associated in its own right with an RF transmission path Vi is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of rank i of the first and second transmission surfaces , cut in the middle by a different transverse plane, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and in length in the circumferential direction of the associated transverse circle between two first circumferential end walls, one arranged close to the associated first RF access port and the other close to the associated first second RF access port, without that one of these first two end walls does not come between said first two RF access ports.
  • the respective sizes and dimensions of the RF rotary joint 402 according to the fourth embodiment of the Figure 9 and a wideband RF 502 rotary joint having the known structure described in the second cited document and the same RF transmission requirements (ie the same number of RF transmission channels, same frequency and bandwidth) and angular deflection as those of the swivel joint RF 402, are compared. It clearly appears that the RF rotary joint 402 according to the invention has a smaller size than that of the conventional RF rotary joint 502.
  • a first relative angular position 492 of the second cylindrical part, here forming a rotor, with respect to the first annular part, here forming a stator, of the RF rotary joint 402 of the Figure 10 corresponds to an extreme angular displacement in a direction of rotation, here the trigonometric direction on the Figure 11A .
  • a second relative angular position 494 of the RF rotary joint 402 of the Figure 10 corresponds to a neutral or reference position in which the angular displacement is zero.
  • a third relative angular position 496 of the RF rotary joint 402 of the Figure 9 corresponds to an extremal angular displacement in the other direction of rotation, here the clockwise direction on the Figure 11C .
  • the two RF ports for external connection to a mobile part of the antenna here arranged inside the central hole of the first annular part, belong to and are fixed to the second cylindrical part forming a rotor.
  • the second part of cylindrical external shape, is provided with studs forming side or end walls to confine and guide the electromagnetic waves in the joint, and that the cylindrical external surface of extension of the top faces pads has a radius less than the internal radius r1 of the internal transmission surface of the first annular face here forming the stator.
  • the opening formed between the first and second transmission surfaces allows the second part forming a rotor to slide and pivot inside the first annular part forming a stator, and makes it possible to produce curved sliding waveguides RF without contact. to transmit electromagnetic waves while the joint rotates.
  • an RF radiofrequency rotary joint 502 according to the invention here comprises a single RF transmission path 504.
  • the RF radio frequency rotary joint 502 is configured here to mechanically connect together first and second parts of a rotary RF waveguiding device, for example a rotary RF antenna, and to transmit RF electromagnetic signals on a channel. single RF transmission V1 504 between said first and second parts of said RF rotary device.
  • the first external part 512 comprises a first internal surface 522, electrically conductive, for transmitting the electromagnetic signals RF, located at a first level L1 along the longitudinal axis L1 and having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole 514.
  • the second internal part 518 comprises a second external surface 528, electrically conductive for transmitting the electromagnetic signals RF, located at the first level L1 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, facing and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface 522, and a third external surface 530, electrically conductive metal, for transmitting RF electromagnetic signals, located at a second level L2 along the longitudinal axis L2 and having a cylindrical shape, defined by a third external radius r3.
  • the third part 520 exterior, comprises a fourth internal surface 532, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, located at the second level L2 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a fourth radius internal r4, strictly greater than the third external radius r3, opposite and mobile in rotation with respect to the third external surface 530, and mobile around the axis of symmetry (Z), according to an angular displacement angle ⁇ , included in a predetermined angular opening range 534.
  • a fourth internal surface 532 electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, located at the second level L2 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a fourth radius internal r4, strictly greater than the third external radius r3, opposite and mobile in rotation with respect to the third external surface 530, and mobile around the axis of symmetry (Z), according to an angular displacement angle ⁇ , included in a predetermined angular opening range 534.
  • the first internal transmission surface 522 here comprises a first RF access port 542 and first means 544 based on meta-materials, for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the second external transmission surface 528 here comprises a second RF access 546 and second means 548 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the third external transmission surface 530 here comprises a single third RF access 550 and third means 552 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the fourth internal transmission surface 532 here comprises a single fourth RF access 554 and fourth means 556 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the first curved sliding RF waveguide is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of the first and second metal surfaces, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two transverse lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a on either side of the transverse circle situated in the transverse plane having a first predetermined level, and lengthwise in the circumferential direction between a a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, disposed in proximity to the first RF access port and the second RF access port, respectively.
  • the second curved sliding RF waveguide is delimited in radial height or short side b between a third metal track and a fourth metal track of the third and fourth transmission surfaces, in width or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, respectively arranged near the first RF access port and the second RF access port.
  • the first external part comprises a first internal surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, located at a first level L1 along the longitudinal axis L1 and having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole.
  • the second inner part has a second outer surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, located at the first level L1 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a second outer radius r2, strictly less than the first internal radius r1, facing and rotatable relative to the first internal transmission surface, and a third metallic external surface for transmitting RF electromagnetic signals, located at a second level L2 along the 'longitudinal axis L2 and having a cylindrical shape, defined by a third external radius r3.
  • the third outer part has a fourth electrically conductive inner surface for transmitting RF electromagnetic signals, located at the second level L2 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a fourth inner radius r4, strictly greater than the third external radius r3, facing each other and movable in rotation with respect to the third external surface 530, and mobile, around the axis of symmetry (Z) according to an angular displacement angle a, included in a predetermined internal angular opening range 534.
  • the first transmission surface comprises N first RF access ports and first means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the second external transmission surface comprises N second RF ports and second means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the third external transmission surface comprises N third RF access ports and third means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the fourth internal transmission surface comprises N fourth RF access ports and fourth means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the first curved sliding waveguide RF of each RF transmission path Vi is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of the first and second transmission surfaces RF, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two transverse side walls of containment and guide spaced by said width a on either side of the first transverse circle located at the first predetermined level L1i, and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, respectively arranged at proximity to the first RF access port and the second RF access port.
  • the second curved sliding waveguide RF of each RF transmission path Vi is delimited in radial height or short side b between a third metal track and a fourth metal track of the third and fourth transmission surfaces RF, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two transverse lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a on either side of the second transverse circle located at the second predetermined level L2i, and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, disposed respectively near the first RF access port and the second RF access port.
  • the first external part comprises N first RF terminals for external channel connection, respectively connected one by one to the N first RF access ports of the N first guides.
  • the second internal part comprises N second RF terminals for external connection of the channels, respectively connected one by one to the N second RF access ports of the channels.
  • corresponding first RF curved sliding waveguides from the second RF transmission surface through N separate corresponding second transition links which longitudinally and internally traverse the second interior piece.
  • the N second RF terminals for external connection of the second internal part are arranged and distributed on one side only on one of the first and second end and end faces of the cylinder forming the second internal part, or two sides on the first face and the second end and end face of the cylinder forming the second interior part.
  • the first outer part and the second inner part can be respectively a stator and a rotor or can reciprocally be a rotor and a stator.
  • the third external part comprises N second RF terminals for external connection of the RF transmission path, respectively connected one by one to the N fourth RF access ports of the N second guides RF curved sliding waveforms from the fourth RF transmission surface through N separate corresponding second transition links, passing through the third outer piece.
  • the first external part and the third external part can be respectively a stator and a rotor or can reciprocally be a rotor and a stator.
  • cylindrical shapes of the first, second, and / or third, fourth transmission surfaces of the RF rotary joints of the invention described above can be generalized to shapes of surfaces of revolution around the axis. of symmetry (Z) each formed of a succession of sections of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z) forming circumferential tracks at different axial levels which may have different or equal radii.
  • an RF radiofrequency rotary joint is configured to mechanically and radio-electrically connect together first and second parts of a rotary device for guiding RF waves, and to transmit electromagnetic signals. RF between said first and second portions of said rotary RF waveguiding device.
  • the first internal surface for transmitting electromagnetic signals comprises a succession of a predetermined number NC, greater than or equal to 1 and less than or equal to N, of first sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located at first different levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) around the associated first mean internal radius (s) r1 (k) , k varying from 1 to NC, and comprises N first RF access port (s) and first means, based on meta-materials, for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the second external surface for transmitting RF electromagnetic signals comprises a succession of NC second sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located respectively at the first different levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along of the longitudinal axis of symmetry (Z) around second (s) mean external radius (s) r2 (k) associated (s), k varying from 1 to NC, strictly less than (x) first corresponding internal mean ray (s) r1 (k), and comprises N second RF access ports and second means based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.
  • the guiding in rotation of the part forming the rotor relative to the part forming the stator can be achieved with at least one electric motor, preferably a stepping electric motor.
  • the electric stepping motor allows the selection of an angular position relative to another without using external telemetry.
  • the material used to confine and guide the RF electromagnetic waves is an electrical conductor, for example a metal, and the electrical insulator used inside the waveguide (s) is vacuum or air.
  • the electrical power at emission is compatible with terrestrial or ground applications and with space applications, on board a satellite.
  • the RF rotary joint according to the invention described above in the various embodiments is a compact, non-contacting joint with very good RF performance both in terms of insertion losses and in terms of decoupling between the transmission paths.
  • a typical use of the RF rotary joint according to the invention is that of an RF rotary joint with four RF transmission channels, two channels in Tx transmission band and two channels in Rx reception band, operating in broadband (typically 2.5 GHz band).
  • a use has also been described with a larger number N of channels applicable to multi-spot or multi-beam antenna configurations.
  • the second internal part further comprises a third external surface for transmitting the electromagnetic RF signals, electrically conductive, with symmetry of revolution about the longitudinal axis (Z) over the angular extension interval.
  • the third external part comprises a fourth internal surface for transmitting the electromagnetic RF signals, electrically conductive, with symmetry of revolution about the longitudinal axis (Z) on the angular extension interval, arranged without mechanical contact in opposite direction. vis-à-vis the third external surface and movable around the longitudinal axis (Z) over the predetermined angular rotation interval.
  • the third external RF transmission surface comprises a succession of NC third sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located at different second levels L2 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) around third (s) mean external radius (s) r3 (k) associated, k varying from 1 to NC, and includes N third (s) port (s) d RF access and third means based on meta-materials for confining and guiding RF electromagnetic signals.
  • the fourth internal RF transmission surface comprises a succession of NC fourth (s) section (s) of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z), located respectively at the second different levels L2 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis (Z) around the fourth internal mean radius (s) r4 (k) associated, k varying from 1 to NC, strictly smaller than the corresponding third external mean radius (s) r3 (k), and comprises N fourth RF access port (s) and fourth means to basis of meta-materials for confinement and guidance of RF electromagnetic signals.

Description

La présente invention concerne un joint tournant radiofréquence RF (en anglais « RadioFrequency ») ayant une ou plusieurs voies de transmission radiofréquence RF pour raccorder une première partie fixe d'un dispositif rotatif radiofréquence de guidage d'ondes électromagnétiques à une deuxième partie rotative par rapport à la première partie dudit dispositif rotatif radiofréquence et transmettre des ondes électromagnétiques entre la première partie et la deuxième partie du dispositif rotatif radiofréquence y compris pendant la rotation de ce dernier.The present invention relates to an RF radiofrequency rotating joint having one or more RF radiofrequency transmission paths for connecting a first fixed part of a radiofrequency rotary device for guiding electromagnetic waves to a second rotating part relative to to the first part of said rotary radiofrequency device and transmitting electromagnetic waves between the first part and the second part of the rotary radiofrequency device, including during the rotation of the latter.

La présente invention concerne également un dispositif rotatif radiofréquence, par exemple une antenne RF rotative incluant un tel joint tournant RF.The present invention also relates to a radiofrequency rotary device, for example a rotary RF antenna including such an RF rotary joint.

De manière générale, les joints tournants RF, à bande étroite ou large bande, ayant une ou plusieurs voies de transmission RF, sont utiles non seulement aux satellites en orbites basse dits «défilants » qui requièrent des antennes dirigeables ou pointables (en anglais « steerable ») mais également aux satellites géostationnaires pour certaines de leurs antennes, comme des antennes de face Terre par exemple.In general, RF rotating joints, narrowband or wideband, having one or more RF transmission paths, are useful not only for satellites in low orbits called "scrolling" which require steerable or pointable antennas (in English "steerable" ») But also to geostationary satellites for some of their antennas, such as face-to-earth antennas for example.

De tels joints tournants RF peuvent également être utiles à des antennes sol comme par exemple des antennes passerelles à un ou plusieurs satellites d'un système spatial, lesdites antennes faisant partie de stations passerelles d'accès, dénommées « Gateways » en anglais. Parmi les structures de joints, on peut trouver aussi les documents EP 2 343 774 A1 (PANASONIC CORP [JP]) 13 juillet 2011 (2011-07-13), et HIDEKI KIRINO ET AL: "A 76 GHz Multi-Layered Phased Array Antenna Using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide",IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION .Such RF rotary joints can also be useful for ground antennas such as for example gateway antennas to one or more satellites of a space system, said antennas forming part of access gateway stations, called “Gateways” in English. Among the joint structures, we can also find the documents EP 2 343 774 A1 (PANASONIC CORP [JP]) July 13, 2011 (2011-07-13), and HIDEKI KIRINO ET AL: "A 76 GHz Multi-Layered Phased Array Antenna Using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide", IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION .

Parmi les structures de joints tournants RF connues, un premier document FR 3 029 018 décrit un joint tournant RF, alimenté par deux chaines RF excitatrices, polarisantes et diplexantes. Ce joint tournant de transmission RF est constitué de deux parties distinctes, respectivement fixe et rotative, emmanchées entre elles sans contact, parallèlement à l'axe longitudinal dudit joint, les deux parties fixe et rotative comportant une ouverture axiale cylindrique traversante formant un guide d'onde cylindrique axial commun aux deux parties fixe et rotative. Les deux parties, respectivement fixe et rotative, du joint tournant forment respectivement un stator et un rotor mobile en rotation autour de l'axe longitudinal. L'ouverture axiale cylindrique traversante du joint tournant formant ainsi un guide d'onde à section circulaire, permet, avec la configuration particulière des deux excitateurs considérés, la propagation de deux ondes électromagnétiques en polarisation circulaire croisée entre les deux excitateurs RF.Among the known RF rotary joint structures, a first document FR 3 029 018 describes an RF rotating joint, powered by two excitatory, polarizing and diplexing RF chains. This RF transmission rotary joint consists of two distinct parts, respectively fixed and rotary, fitted together without contact, parallel to the longitudinal axis of said joint, the two fixed and rotary parts comprising a through cylindrical axial opening forming a guide of axial cylindrical wave common to both fixed and rotating parts. The two parts, respectively fixed and rotating, of the rotary joint respectively form a stator and a rotor movable in rotation about the longitudinal axis. The cylindrical axial opening through the rotating joint thus forming a waveguide with circular section, allows, with the particular configuration of the two exciters considered, the propagation of two electromagnetic waves in crossed circular polarization between the two RF exciters.

Toutefois, le joint tournant RF décrit dans ce premier document présente plusieurs inconvénients, parmi lesquels :

  • une limitation de la bande passante utile de fréquences, inférieure à 1 GHZ ; et
  • un nombre limité des voies de transmission RF, ici deux voies RF émission Tx et deux voies RF réception Rx, difficilement extensibles ; et
  • une complexité de réalisation.
However, the RF rotary joint described in this first document has several drawbacks, among which:
  • a limitation of the useful frequency bandwidth, less than 1 GHZ; and
  • a limited number of RF transmission channels, here two RF transmission channels Tx and two RF reception channels Rx, difficult to expand; and
  • a complexity of realization.

Afin de remédier aux inconvénients précités, un joint tournant de transmission RF large bande pour une antenne RF rotative est décrit dans la demande de brevet, intitulée «Joint tournant pour une antenne rotative et antenne rotative comportant un tel joint », déposée le 19 septembre sous numéro de dépôt FR1700950 , et formant un deuxième document. L'antenne RF rotative comporte une première partie d'antenne et une deuxième partie d'antenne, rotative par rapport à la première partie, et le joint tournant RF est configuré pour raccorder les première et deuxième parties de l'antenne RF rotative, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties. Le joint tournant présente la forme globale d'un secteur d'anneau avec une ouverture variable et un centre d'anneau, et comporte un axe de rotation (X) passant par le centre d'anneau, une pluralité de directions circonférentielles s'étendant suivant cercles concentriques disposés autour de l'axe de rotation (X).In order to remedy the aforementioned drawbacks, a wideband RF transmission rotary joint for a rotary RF antenna is described in the patent application, entitled "Rotary joint for a rotary antenna and rotary antenna comprising such a joint", filed on September 19 under deposit number FR1700950 , and forming a second document. The rotary RF antenna has a first antenna part and a second antenna part, rotatable relative to the first part, and the RF rotary joint is configured to connect the first and second parts of the rotary RF antenna, and for transmitting RF electromagnetic signals between said first and second parts. The rotary joint has the overall shape of a ring sector with a variable opening and a ring center, and has an axis of rotation (X) passing through the ring center, a plurality of circumferential directions extending following concentric circles arranged around the axis of rotation (X).

Le joint tournant RF large bande décrit par le deuxième document comporte :

  • un stator destiné à être fixé sur la première partie de l'antenne, et définissant une première surface de transmission des signaux électromagnétiques RF, perpendiculaire à l'axe de rotation (X) et de la forme d'une portion de bande circulaire d'un disque ; et
  • un rotor destiné à être fixé sur la deuxième partie de l'antenne, et définissant une deuxième surface de transmission des signaux électromagnétiques RF, perpendiculaire à l'axe de rotation (X) et de la forme d'une portion de bande circulaire d'un disque.
The wideband RF rotary joint described by the second document comprises:
  • a stator intended to be fixed on the first part of the antenna, and defining a first surface for transmitting RF electromagnetic signals, perpendicular to the axis of rotation (X) and in the form of a portion of a circular band of a disk ; and
  • a rotor intended to be fixed on the second part of the antenna, and defining a second surface for transmitting RF electromagnetic signals, perpendicular to the axis of rotation (X) and in the form of a portion of a circular band of a disk.

L'une des surfaces de transmission comprend des moyens principaux de délimitation des signaux électromagnétiques RF et l'autre comprend des moyens complémentaires de délimitation des signaux électromagnétiques RF.One of the transmission surfaces comprises main means for delimiting the RF electromagnetic signals and the other comprises complementary means for delimiting the RF electromagnetic signals.

Le rotor est monté rotatif par rapport au stator autour de l'axe de rotation (X) de sorte qu'en toute position du rotor, au moins une partie de la surface de transmission du rotor soit disposée en regard d'au moins une partie de la surface de transmission du stator, et ce sans contact entre les deux pièces, hormis les dispositifs de guidage externes, par exemple des roulements à bille.The rotor is mounted to rotate relative to the stator about the axis of rotation (X) so that in any position of the rotor, at least part of the transmission surface of the rotor is disposed opposite at least a part of the transmission surface of the stator, without contact between the two parts, except for the external guide devices, for example ball bearings.

En toute position du rotor, les parties en regard des surfaces de transmission du rotor et du stator forment entre elles au moins une voie de transmission des signaux électromagnétiques, la voie de transmission étant délimitée par les moyens principaux et complémentaires de délimitation et s'étendant selon une direction circonférentielle.In any position of the rotor, the parts facing the transmission surfaces of the rotor and of the stator form between them at least one transmission path for electromagnetic signals, the transmission path being delimited by the main and complementary delimiting means and extending in a circumferential direction.

Cette solution de joint tournant RF est basée sur l'utilisation de méta-matériaux, en confinant l'onde dans le guide à l'aide de plots périodiques, et se comporte comme un guide d'onde coudé suivant le plan de la composante en excitation magnétique H de l'onde. Cette solution, réalisée en deux pièces sans contact, est large bande et présente de bonnes performances RF.This RF rotating joint solution is based on the use of meta-materials, by confining the wave in the guide using periodic pads, and behaves like a waveguide bent along the plane of the component in magnetic excitation H of the wave. This solution, produced in two contactless pieces, is broadband and has good RF performance.

La forme de réalisation du joint tournant RF, dont la description est détaillée dans le deuxième document, comporte quatre voies de transmission RF, et propose une configuration qui peut être généralisée à un nombre N quelconque de voies de transmission avec un impact non négligeable sur la compacité.The embodiment of the RF rotary joint, the description of which is detailed in the second document, comprises four RF transmission channels, and proposes a configuration which can be generalized to any number N of transmission channels with a non-negligible impact on the transmission path. compactness.

En effet, la compacité offerte par cette solution étant fonction de l'angle de débattement entre le rotor et le stator, un joint tournant RF, configuré selon cette forme de réalisation pour une antenne d'une mission satellite à orbite basse LEO (en anglais « Low Earth Orbit ») demandant par exemple de l'ordre de ±55° de plage angulaire, n'est pas compact. Le rayon de courbure de ce type de joint RF ne peut pas être rendu trop faible car les performances RF sont directement impactées et dégradées, et un diamètre interne minimal du joint d'environ cinq longueurs d'onde doit être respecté. Le volume d'un tel joint tournant RF augmente très vite lorsque le nombre de voies augmente.Indeed, the compactness offered by this solution being a function of the angle of movement between the rotor and the stator, an RF rotary joint, configured according to this embodiment for an antenna of a LEO low orbit satellite mission (in English “Low Earth Orbit”) requiring, for example, the order of ± 55 ° angular range, is not compact. The radius of curvature of this type of RF seal cannot be made too small because RF performance is directly impacted and degraded, and a minimum seal internal diameter of around five wavelengths must be observed. The volume of such an RF rotary joint increases very quickly when the number of channels increases.

Ainsi, les configurations de joints tournants RF connues à ce jour ne permettent pas de passer l'ensemble de la bande Ka en émission Tx et réception Rx pour deux polarisations différentes des ondes électromagnétiques RF avec des performances d'adaptation radioélectrique suffisantes et un faible encombrement spatial, ainsi qu'un grand débattement angulaire, typiquement ±55 degrés. En outre, les configurations de joints qui utilisent des méta-matériaux sous forme de réseaux périodiques de plots, requièrent un très grand nombre de plots, par exemple 1500 plots pour un ensemble de deux voies émission Tx et de deux voies réception Rx, ce qui entraine un usinage long et couteux. Par ailleurs, ce joint tournant RF connu possède une butée mécanique qui limite les possibilités de gerbage de l'antenne pilotée associée.Thus, the configurations of RF rotating joints known to date do not make it possible to switch the entire Ka band to Tx transmission and Rx reception for two different polarizations of the RF electromagnetic waves with sufficient radio adaptation performance and small spatial congestion, as well as a large angular deflection, typically ± 55 degrees. In addition, the joint configurations which use meta-materials in the form of periodic arrays of pads, require a very large number of pads, for example 1500 pads for a set of two Tx transmit channels and two Rx receive channels, which involves long and expensive machining. Furthermore, this known RF rotary joint has a mechanical stop which limits the stacking possibilities of the associated piloted antenna.

Un premier problème technique est de diminuer l'encombrement d'un joint tournant de transmission RF large bande, en particulier selon la direction radiale d'extension du joint et/ou globalement selon l'ensemble des directions d'extension du joint.A first technical problem is to reduce the bulk of a wideband RF transmission rotary joint, in particular along the radial direction of extension of the joint and / or overall along all the directions of extension of the joint.

Un deuxième problème technique est d'augmenter le nombre de voies de transmission RF, i.e. également le nombre d'accès RF, d'un joint tournant de transmission RF large bande à encombrement limité.A second technical problem is to increase the number of RF transmission channels, i.e. also the number of RF accesses, of a wideband RF transmission rotary joint with limited space.

A cet effet, l'invention a pour objet un joint tournant radiofréquence RF pour raccorder radio-électriquement entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties dudit dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, le joint tournant RF comportant :

  • une première pièce extérieure, de forme globalement annulaire, ayant une première surface interne de transmission de signaux électromagnétiques, électriquement conductrice, à symétrie de révolution sur un intervalle angulaire d'extension de longueur non nulle et inférieure ou égale à 360 degrés autour d'un axe longitudinal de rotation (Z) ; et
  • une deuxième pièce, intérieure à la première pièce, ayant une deuxième surface externe de transmission de signaux électromagnétiques, électriquement conductrice, à symétrie de révolution sur l'intervalle angulaire d'extension autour de l'axe longitudinal (Z), disposée sans contact mécanique en vis-à-vis de la première surface interne et mobile en rotation autour de l'axe longitudinal (Z) sur un intervalle de rotation angulaire prédéterminé ; et
  • un nombre entier N, supérieur ou égal à 1, de voie(s) de transmission RF Vi distinctes, i variant de 1 à N, entre la première partie et la deuxième partie du dispositif rotatif de guidage d'ondes RF ;
la première surface interne de transmission de signaux électromagnétiques, comportant une succession d'un nombre prédéterminé NC, supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à N, de premiers tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), situés à des premiers niveaux différents L1(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) autour de premier(s) rayon(s) moyen(s) interne(s) r1(k) associés, k variant de 1 à NC, et comprenant N premier(s) port(s) d'accès RF et des premiers moyens, à base de méta-matériaux, de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF ; et la deuxième surface externe de transmission des signaux électromagnétiques RF, comportant une succession de NC deuxièmes tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), situés respectivement aux premiers niveaux différents L1(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) autour de deuxième(s) rayon(s) moyen(s) externe(s) r2(k) associé(s), k variant de 1 à NC, strictement inférieur(s) au(x) premier(s) rayon(s) moyen(s) interne(s) correspondant(s) r1(k), et comprenant N deuxièmes ports d'accès RF et des deuxièmes moyens à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF ; et les première et deuxième surfaces de transmission RF étant configurées par les premier et deuxième rayons moyens r1(k), r2(k), les premier niveaux longitudinaux L1(k), k variant de 1 à NC, la géométrie des premier et deuxième accès RF, et la géométrie des premier et deuxième moyens de confinement et guidage RF, de sorte que : chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF différent, et les N premiers guides d'onde glissants courbés RF sont répartis angulairement sur les NC premier(s) tronçon(s) de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), chacun des NC tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z) étant situé le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) à son premier niveau associé L1(k), k variant de 1 à NC.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le joint tournant RF comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
  • chaque premier guide d'onde glissant courbé RF, associé à une voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, est délimité : en hauteur radiale ou petit côté b k entre un premier tronçon de surface de révolution et un deuxième tronçon de surface de révolution autour de l'axe (Z) de rang k des première et deuxième surfaces de transmission, k étant compris entre 1 et NC, en hauteur axiale ou grand coté a k entre les deux premiers murs latéraux de confinement et de guidage des premier et deuxième tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z) de rang k, et en longueur entre deux premiers murs d'extrémité circonférentielle de confinement et de guidage, disposés pour l'un à proximité du premier port d'accès RF associé et pour l'autre à proximité du deuxième port d'accès RF associé, sans que l'un d'entre ces deux premiers murs d'extrémité circonférentielle ne s'interpose entre lesdits deux premiers ports d'accès RF ;
  • le nombre entier N de voies de transmission RF est égal à 1, et la voie de transmission RF unique V1 comporte un unique premier guide d'onde glissant courbé, disposé orthogonalement à l'axe longitudinal (Z) de symétrie à un niveau L1 prédéterminé ;
  • le nombre entier N de voies de transmission RF distinctes Vi est supérieur ou égal à 2, et chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF distinct associé, et les N premiers guides d'onde glissants courbés RF sont répartis angulairement le long d'un même cercle transversal, disposé orthogonalement à l'axe longitudinal de symétrie à un premier niveau L1 prédéterminé ;
  • le nombre entier N, de voies de transmission RF distinctes Vi est supérieur ou égal à 2, et chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF distinct associé, et les N premiers guides d'onde glissants courbés RF sont répartis longitudinalement le long de l'axe de symétrie (Z) à des premiers niveaux Li distincts prédéterminés le long de l'axe (Z), i variant de 1 à N ;
  • le nombre entier N de voies de transmission RF distinctes Vi est supérieur ou égal à 3, et chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF distinct associé, et les N premiers guides d'onde glissants courbés RF sont répartis longitudinalement le long de l'axe de symétrie (Z) à un nombre NC de premiers niveaux supérieur ou égal à 2 et strictement inférieur à N ; et au moins deux premiers guides d'onde glissants courbés RF parmi les N premiers guides tournants sont disposés orthogonalement à l'axe de symétrie (Z) à un même niveau prédéterminé et délimités chacun par un secteur angulaire correspondant ;
  • le joint tournant radiofréquence RF défini ci-dessus comporte en outre une troisième pièce, extérieure, de forme globalement annulaire, montée côte à côte avec la première pièce extérieure annulaire le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) en étant bloquée en translation le long dudit axe (Z), et en rotation libre avec la première pièce extérieure pour tourner autour de la deuxième pièce intérieure ; et la deuxième pièce intérieure comporte en outre une troisième surface externe de transmission des signaux électromagnétiques RF, électriquement conductrice, à symétrie de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) sur l'intervalle angulaire d'extension ; et la troisième pièce extérieure comporte une quatrième surface interne de transmission des signaux électromagnétiques RF, électriquement conductrice, à symétrie de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) sur l'intervalle angulaire d'extension, disposée sans contact mécanique en vis-à-vis de la troisième surface externe et mobile autour de l'axe longitudinal (Z) sur l'intervalle de rotation angulaire prédéterminé ; et la troisième surface extérieure de transmission RF comporte une succession de NC troisièmes tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), situés à des deuxièmes niveaux différents L2(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) autour de troisième(s) rayon(s) moyen(s) externe(s) r3(k) associés, k variant de 1 à NC, et comprend N troisième(s) port(s) d'accès RF et des troisièmes moyens à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF ; et la quatrième surface interne de transmission RF comporte une succession de NC quatrième(s) tronçon(s) de surfaces de révolution autour de l'axe longitudinal (Z), situé(s) respectivement aux deuxièmes niveaux différents L2(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal (Z) autour de quatrième(s) rayon(s) moyen(s) interne(s) r4(k) associé(s), k variant de 1 à NC, strictement inférieur(s) aux troisième(s) rayon(s) moyen(s) externe(s) correspondant(s) r3(k), et comprend N quatrième(s) port(s) d'accès RF et des quatrièmes moyens à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF ; et les première, deuxième, troisième et quatrième surfaces de transmission RF sont configurées par les premier(s), deuxième(s), troisième(s), quatrième(s) rayons moyens r1(k), r2(k), r3(k), r4(k), les premier(s) et deuxième(s) niveaux longitudinaux L1(k), L2(k), la géométrie des premier, deuxième, troisième, quatrième ports d'accès RF et la géométrie des premiers, deuxièmes, troisièmes, quatrièmes moyens de confinement et de guidage RF, de sorte que : chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte, connectés en série, un premier guide d'onde glissant courbé RF entre la première pièce extérieure et la deuxième pièce intérieure, et un deuxième guide d'onde glissant courbé RF entre la deuxième pièce intérieure et la troisième pièce extérieure; et les N premier et deuxième guides d'onde glissants courbés RF de chaque voie de transmission Vi, i variant de 1 à N, étant différents, disposés orthogonalement à l'axe de symétrie (Z), répartis angulairement et respectivement sur les NC deuxième(s) et troisième(s) tronçons de surface de révolution de la deuxième surface externe et de la troisième surface externe, les deuxième et troisième tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) des premier et deuxième guides d'ondes de chaque voie Vi étant appariés entre eux, ayant un même indice k(i) de deuxième et troisième tronçons sur les deuxième et troisième surfaces et étant situés le long de l'axe longitudinal (Z) à leurs niveaux associés L1 k(i), L2k(i) ;
  • la première pièce extérieure comporte N premières bornes RF de raccordement externe de voie, raccordées respectivement une à une aux N premiers ports d'accès RF des N premiers guides d'onde glissants courbés RF correspondants de la première surface de transmission RF au travers de N premières liaisons de transition correspondantes distinctes, traversant la première pièce extérieure ;
  • la deuxième pièce intérieure comporte N deuxièmes bornes RF de raccordement externe de voies de transmission RF, raccordées respectivement une à une aux N deuxièmes ports d'accès RF des premiers guides d'onde glissants courbés RF correspondants de la deuxième surface de transmission RF au travers de N deuxièmes liaisons de transition correspondantes distinctes qui traversent longitudinalement et intérieurement la deuxième pièce intérieure ;
  • la première pièce extérieure et la deuxième pièce intérieure sont respectivement un stator et un rotor ou sont respectivement de manière réciproque un rotor et un stator ;
  • la troisième pièce extérieure comporte N deuxièmes bornes RF de raccordement externe de voie de transmission RF, raccordées respectivement une à une aux N quatrièmes ports d'accès RF des N deuxièmes guides d'onde glissants courbés RF correspondants de la quatrième surface de transmission RF au travers de N deuxièmes liaisons de transition correspondantes distinctes, traversant la troisième pièce extérieure, et les N deuxièmes ports d'accès des premiers guides d'ondes glissants courbés sont raccordées un à un pour par voie de transmission unitaire aux N troisièmes ports d'accès des deuxièmes guides d'onde glissants courbés ;
  • la première pièce extérieure et la troisième pièce extérieure sont respectivement un stator et un rotor ou sont respectivement de manière réciproque un rotor et un stator ;
  • les deux murs latéraux de confinement et de guidage de chaque premier guide d'onde glissant courbé sont formés chacun d'un réseau uni-ou bidimensionnel de plots à surface électriquement conductrice ; et les plots des deux murs latéraux de chaque premier guide d'onde glissant courbé sont élancés et font saillie depuis une seule et même surface circonférentielle électriquement conductrice du premier guide d'onde, ou depuis les deux surfaces circonférentielles électriquement conductrices du premier guide d'onde à raison d'un mur latéral par surface circonférentielle, ou par entrelacement des plots depuis les deux surfaces circonférentielles électriquement conductrices pour au moins un mur latéral pris parmi les deux murs latéraux ;
  • les deux murs d'extrémités circonférentielles de confinement et de guidage de chaque premier guide d'onde glissant courbé sont disposés de part et d'autre des premier et deuxième accès RF ; et les deux murs d'extrémités circonférentielles de confinement et de guidage sont formés chacun d'un réseau uni-ou bidimensionnel de plots à surface électriquement conductrice, et les plots des deux murs d'extrémités circonférentielles sont élancés et font saillie respectivement depuis la première surface de transmission pour le premier mur d'extrémité associé à et disposé au voisinage du premier accès RF et depuis la deuxième surface de transmission pour le deuxième mur d'extrémité associé à et disposé au voisinage du deuxième accès RF ;
  • les plots des murs d'extrémité de la ou de plusieurs voies de transmissions RF situées à un même niveau longitudinal sont formés par des lignes circonférentielles de plots agencées en peigne de sorte à permettre un croisement libre mécanique des premier et des deuxième murs d'extrémité lorsque les première et deuxième pièces tournent l'une par rapport à l'autre tout en assurant leur fonction de confinement des ondes électromagnétiques ;
  • des moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF pris parmi les premiers et deuxièmes moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF sont partagés entre des premiers guides d'onde glissants courbés circonférentiellement ou latéralement adjacents ;
  • les premier(s) rayon(s) moyen(s) interne(s) r1(k) et les deuxième(s) rayons moyen(s) externes r2(k), k variant de 1 à NC, sont respectivement égaux à une première constante r1 et à une deuxième constante r2 ;
  • le nombre NC de tronçons de la première surface de transmission, respectivement de tronçons de la deuxième surface de transmission, est supérieur ou égal à 2, et au moins deux tronçons de la première surface de transmission ont des premiers rayons internes différents ; et les aux moins deux tronçons de la deuxième surface de transmission, associés en vis-à-vis, ont des deuxièmes rayons externes différents ;
  • les NC premiers tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z) sont des tronçons cylindriques autour de l'axe (Z), situés à des premiers niveaux différents L1(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) et associés à des premier(s) rayon(s) interne(s) r1(k), k variant de 1 à NC ; et les NC deuxièmes tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z) sont des tronçons cylindriques autour de l'axe (Z), situés respectivement aux premiers niveaux différents L1(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) et associés à des deuxième(s) rayon(s) externe(s) r2(k), k variant de 1 à NC ; et/ou les NC troisièmes tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z) sont des tronçons cylindriques autour de l'axe (Z), situés à des deuxièmes niveaux différents L2(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) et associés à des troisième(s) rayon(s) externe(s) r3(k), k variant de 1 à NC ; et les NC quatrièmes tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z) sont des tronçons cylindriques autour de l'axe (Z), situés respectivement aux deuxième(s) niveaux différents L2(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) et associés à des quatrième(s) rayon(s) interne(s) r4(k), k variant de 1 à NC.
To this end, the invention relates to an RF radiofrequency rotating joint for radio-electrically connecting together first and second parts of a rotary device for guiding RF waves, and for transmitting RF electromagnetic signals between said first and second parts. second parts of said rotary RF waveguide device, the RF rotary joint comprising:
  • a first outer part, of generally annular shape, having a first internal surface for transmitting electromagnetic signals, electrically conductive, with symmetry of revolution over an angular interval of extension of non-zero length and less than or equal to 360 degrees around a longitudinal axis of rotation (Z); and
  • a second part, inside the first part, having a second external surface for transmitting electromagnetic signals, electrically conductive, with symmetry of revolution on the angular interval of extension around the longitudinal axis (Z), arranged without mechanical contact facing the first internal surface and movable in rotation about the longitudinal axis (Z) over a predetermined angular rotation interval; and
  • an integer number N, greater than or equal to 1, of distinct RF transmission channel (s) Vi, i varying from 1 to N, between the first part and the second part of the rotary RF waveguiding device;
the first internal surface for transmitting electromagnetic signals, comprising a succession of a predetermined number NC, greater than or equal to 1 and less than or equal to N, of first sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located at of the first different levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) around the first internal mean radius (s) r1 (k) associated, k varying from 1 to NC, and comprising N first RF access port (s) and first means, based on meta-materials, for confining and guiding the RF electromagnetic signals; and the second external surface for transmitting RF electromagnetic signals, comprising a succession of NC second sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located respectively at the first different levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) around second (s) external mean radius (s) r2 (k) associated (s), k varying from 1 to NC, strictly lower (s) ) to the first corresponding internal mean radius (s) r1 (k), and comprising N second RF access ports and second means based on meta-materials of containment and guidance of RF electromagnetic signals; and the first and second RF transmission surfaces being configured by the first and second mean radii r1 (k), r2 (k), the first longitudinal levels L1 (k), k varying from 1 to NC, the geometry of the first and second RF access, and the geometry of the first and second RF confinement and guidance means, so that: each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, comprises a first different curved sliding waveguide RF, and the N first curved sliding waveguides RF are angularly distributed on the NC first section (s) of surfaces of revolution around the axis (Z), each of the NC sections of surfaces of revolution around the axis (Z ) being located along the longitudinal axis of symmetry (Z) at its first associated level L1 (k), k varying from 1 to NC.
According to particular embodiments, the RF rotary joint comprises one or more of the following characteristics:
  • each first curved sliding waveguide RF, associated with an RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, is delimited: in radial height or short side b k between a first section of surface of revolution and a second section of surface of revolution around the axis (Z) of rank k of the first and second transmission surfaces, k being between 1 and NC, in axial height or long side a k between the first two side walls for confining and guiding the first and second sections of surfaces of revolution around the axis (Z) of rank k, and lengthwise between two first circumferential confining and guiding end walls, one arranged near the first access port Associated RF and for the other near the second associated RF access port, without one of these two first circumferential end walls interposing between said two first RF access ports;
  • the integer number N of RF transmission channels is equal to 1, and the single RF transmission channel V1 comprises a single curved sliding first waveguide, disposed orthogonally to the longitudinal axis (Z) of symmetry at a predetermined level L1 ;
  • the integer number N of distinct RF transmission channels Vi is greater than or equal to 2, and each RF transmission channel Vi, i varying from 1 to N, has a first associated distinct curved RF sliding waveguide, and the first N curved sliding waveguides RF are angularly distributed along the same transverse circle, disposed orthogonally to the longitudinal axis of symmetry at a first predetermined level L1;
  • the integer number N, of distinct RF transmission paths Vi is greater than or equal to 2, and each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, comprises a first associated distinct curved sliding RF waveguide, and the N first curved sliding waveguides RF are distributed longitudinally along the axis of symmetry (Z) at distinct first levels Li predetermined along the axis (Z), i varying from 1 to N;
  • the integer number N of distinct RF transmission paths Vi is greater than or equal to 3, and each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, comprises a first associated distinct curved sliding waveguide RF, and the first N curved sliding waveguides RF are distributed longitudinally along the axis of symmetry (Z) at a number NC of first levels greater than or equal to 2 and strictly less than N; and at least two first curved sliding waveguides RF among the N first rotary guides are arranged orthogonally to the axis of symmetry (Z) at the same predetermined level and each delimited by a corresponding angular sector;
  • the RF radiofrequency rotary joint defined above also comprises a third, outer part, of generally annular shape, mounted side by side with the first annular outer part along the longitudinal axis of symmetry (Z) while being blocked in translation along said axis (Z), and in free rotation with the first outer part to rotate around the second inner part; and the second inner part further comprises a third outer surface for transmitting the electromagnetic RF signals, electrically conductive, with symmetry of revolution about the longitudinal axis (Z) over the angular extension interval; and the third outer part comprises a fourth inner surface for transmitting the electromagnetic RF signals, electrically conductive, with symmetry of revolution about the longitudinal axis (Z) over the angular extension interval, arranged without mechanical contact facing each other. -vis of the third external surface and movable around the longitudinal axis (Z) over the predetermined angular rotation interval; and the third external RF transmission surface comprises a succession of NC third sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located at second different levels L2 (k), k varying from 1 to NC, along l '' longitudinal axis of symmetry (Z) around third (s) mean external radius (s) r3 (k) associated, k varying from 1 to NC, and includes N third (s) port (s) RF access and third means based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals; and the fourth internal RF transmission surface comprises a succession of NC fourth (s) section (s) of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z), located respectively at the second different levels L2 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis (Z) around fourth (s) internal mean radius (s) r4 (k) associated, k varying from 1 to NC, strictly less than the corresponding third external mean radius (s) r3 (k), and includes N fourth RF access port (s) and fourth means based on meta-materials for confinement and guidance of RF electromagnetic signals; and the first, second, third and fourth RF transmission surfaces are configured by the first (s), second (s), third (s), fourth (s) mean rays r1 (k), r2 (k), r3 ( k), r4 (k), the first (s) and second (s) levels longitudinal L1 (k), L2 (k), the geometry of the first, second, third, fourth RF access ports and the geometry of the first, second, third, fourth RF containment and guidance means, so that: each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, comprises, connected in series, a first curved sliding waveguide RF between the first outer part and the second inner part, and a second curved sliding waveguide RF between the second interior room and the third exterior room; and the N first and second curved sliding waveguides RF of each transmission channel Vi, i varying from 1 to N, being different, arranged orthogonally to the axis of symmetry (Z), distributed angularly and respectively on the second NCs (s) and third (s) sections of surface of revolution of the second outer surface and of the third external surface, the second and third sections of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z) of the first and second guides of waves of each path Vi being paired with each other, having the same index k (i) of second and third sections on the second and third surfaces and being located along the longitudinal axis (Z) at their associated levels L1 k (i ), L2k (i);
  • the first external part comprises N first RF terminals for external channel connection, respectively connected one by one to the N first RF access ports of the N corresponding first curved sliding waveguides RF of the first RF transmission surface through N first separate corresponding transition links, passing through the first outer part;
  • the second interior part comprises N second RF terminals for external connection of RF transmission channels, respectively connected one by one to the N second RF access ports of the corresponding first RF curved sliding waveguides of the second RF transmission surface through N second separate corresponding transition links which cross longitudinally and internally the second inner part;
  • the first outer part and the second inner part are respectively a stator and a rotor or are respectively reciprocally a rotor and a stator;
  • the third external part comprises N second RF terminals for external connection of the RF transmission path, respectively connected one by one to the N fourth RF access ports of the N second curved sliding waveguides RF of the fourth RF transmission surface through N second separate corresponding transition links, passing through the third outer part, and the N second access ports of the first curved sliding waveguides are connected one by one for by way of unitary transmission to the N third access ports of the second curved sliding waveguides;
  • the first outer part and the third outer part are respectively a stator and a rotor or are respectively reciprocally a rotor and a stator;
  • the two side walls for confining and guiding each first curved sliding waveguide are each formed of a one-or two-dimensional network of pads with an electrically conductive surface; and the studs of the two side walls of each first curved sliding waveguide are slender and protrude from a single electrically conductive circumferential surface of the first waveguide, or from both electrically conductive circumferential surfaces of the first waveguide. wave at the rate of one side wall per circumferential surface, or by interlacing of the studs from the two electrically conductive circumferential surfaces for at least one side wall taken from among the two side walls;
  • the two circumferential end walls for confining and guiding each first curved sliding waveguide are arranged on either side of the first and second RF ports; and the two walls of circumferential confining and guiding ends are each formed of a uni-or two-dimensional network of pads with an electrically conductive surface, and the pads of the two walls of circumferential ends are slender and project respectively from the first transmission surface for the first end wall associated with and disposed in the vicinity of the first RF port and from the second transmission surface for the second end wall associated with and disposed in the vicinity of the second RF port;
  • the studs of the end walls of the one or more RF transmission channels located at the same longitudinal level are formed by circumferential lines of studs arranged in a comb so as to allow a free mechanical crossing of the first and second end walls when the first and second parts rotate relative to each other while ensuring their function of confinement of electromagnetic waves;
  • means for confining and guiding the RF electromagnetic signals taken from among the first and second means for confining and guiding the RF electromagnetic signals are shared between adjacent first circumferentially or laterally curved sliding waveguides;
  • the first internal mean radius (s) r1 (k) and the second external mean radius (s) r2 (k), k varying from 1 to NC, are respectively equal to one first constant r1 and to a second constant r2;
  • the number NC of sections of the first transmission surface, respectively of sections of the second transmission surface, is greater than or equal to 2, and at least two sections of the first transmission surface have different first internal radii; and the at least two sections of the second transmission surface, associated facing each other, have different second external radii;
  • the first NC sections of surfaces of revolution around the (Z) axis are cylindrical sections around the (Z) axis, located at different first levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with the first internal radius (s) r1 (k), k varying from 1 to NC; and the second NC sections of surfaces of revolution around the axis (Z) are cylindrical sections around the axis (Z), located respectively at the first different levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along of the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with second (s) external radius (s) r2 (k), k varying from 1 to NC; and / or the third NC sections of surfaces of revolution around the axis (Z) are cylindrical sections around the axis (Z), located at different second levels L2 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with third external radius (s) r3 (k), k varying from 1 to NC; and the fourth NC sections of surfaces of revolution around the axis (Z) are cylindrical sections around the axis (Z), located respectively at the second (s) different levels L2 (k), k varying from 1 to NC , along the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with fourth (s) internal radius (s) r4 (k), k varying from 1 to NC.

L'invention a également pour objet un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF comprenant : une première partie une deuxième partie rotative par rapport à la première partie, et un joint tournant RF tel quel décrit ci-dessus, destiné à raccorder les première et deuxième parties dudit dispositif rotatif et à transmettre des signaux électromagnétiques entre ces deux parties.The subject of the invention is also a rotary device for guiding RF waves comprising: a first part a second part which rotates with respect to the first part, and an RF rotary joint as described above, intended to connect the first and second parts. second parts of said rotary device and to transmit electromagnetic signals between these two parts.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de plusieurs formes de réalisation qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :

  • [Fig 1A] et
  • [Fig. 1B] sont respectivement une première coupe longitudinale selon un plan de coupe 1A-1A et une deuxième coupe transversale selon un plan de coupe 1B-1B d'une première forme de réalisation d'un joint tournant RF selon l'invention dans laquelle le joint tournant RF comporte une voie de transmission RF unique ;
  • [Fig. 2A],
  • [Fig. 2B] et
  • [Fig. 2C] sont respectivement une première vue développée planaire de la voie de transmission RF unique courbée formée par l'assemblage des première et deuxième faces ou surfaces de transmission RF d'un premier guide d'onde glissant courbé, ici unique, formant le joint tournant RF des Figures 1A et 1B, une deuxième vue développée planaire de la première surface courbée de transmission RF dudit premier guide d'onde glissant courbé, et une troisième vue développée planaire de la deuxième surface courbée de transmission RF dudit premier guide d'onde glissant courbé ;
  • [Fig. 3] est une vue partielle d'un premier guide d'onde générique glissant courbé, formant par exemple la voie de transmission RF du joint tournant selon l'invention des Figures 1A-1B et 2A-2C qui détaille la structure des méta-matériaux utilisés par les deux murs latéraux de confinement des ondes électromagnétiques RF à l'intérieur du premier guide d'onde tournant RF, les deux murs latéraux de confinement ayant tous un même rayon de courbure dans leurs plans transverses radiaux respectifs égal au premier rayon interne de la première pièce annulaire ;
  • [Fig. 4A],
  • [Fig 4B] et
  • [Fig. 4C] sont respectivement des première, deuxième et troisième vues de configurations d'agencements possibles des deux murs latéraux de confinement d'un premier guide d'onde glissant courbé d'une voie de transmission RF sur les première et deuxième surfaces de transmission RF ;
  • [Fig. 5] est une vue d'une coupe transversale d'une forme de réalisation particulière en peigne d'un premier mur de confinement d'extrémité circonférentielle et d'un deuxième mur de confinement d'extrémité circonférentielle dans une position relative de croisement qui permet une rotation mécanique sur un tour complet entre la première pièce annulaire et la deuxième pièce cylindrique ou tubulaire ;
  • [Fig. 6A] et
  • [Fig. 6B] sont respectivement une première vue de courbure non nulle plan H (composante en champ magnétique) d'un guide d'onde glissant courbé RF, éventuellement large bande, selon le deuxième document de l'état de la technique et une deuxième vue de courbure non nulle plan E (composante en champ électrique) du premier guide d'onde glissant courbé RF, éventuellement large bande, selon l'invention des Figures 1A et 1B ;
  • [Fig. 7A] et
  • [Fig 7B] sont respectivement une coupe longitudinale selon un plan de coupe longitudinal 7A-7A et une coupe transversale selon un plan de coupe transversal 7B-7B d'une deuxième forme de réalisation d'un joint tournant RF selon l'invention, généralisant le joint tournant RF de la première forme de réalisation des Figures 1A et 1B, et dans laquelle le joint tournant RF comporte deux voies de transmission RF, réalisées à l'aide de deux premiers guides d'onde glissants courbés RF, éventuellement large bande, répartis angulairement sur un même cercle transversal de la deuxième surface de transmission RF, contenu dans un plan transversal situé à un niveau prédéterminé le long de l'axe de symétrie longitudinale et de rotation (Z) ;
  • [Fig. 8A],
  • [Fig. 8B] et
  • [Fig. 8C] sont respectivement une première coupe transversale selon un premier plan transversal de coupe 8A-8A situé à un premier niveau longitudinal L1 sur l'axe de symétrie longitudinale et de rotation (Z), une deuxième coupe transversale selon un deuxième plan transversal de coupe 8B-8B situé à un deuxième niveau longitudinal L2 sur l'axe de symétrie longitudinale et de rotation (Z), et une troisième coupe longitudinale selon un troisième plan longitudinal de coupe 8C-8C d'une troisième forme de réalisation d'un joint tournant RF selon l'invention, généralisant le joint tournant RF de la première forme de réalisation des Figures 1A et 1B et de la deuxième forme de réalisation du joint tournant des Figures 7A-7B, dans laquelle le joint tournant RF comporte deux voies de transmission RF, réalisées à l'aide de deux guides d'onde glissants courbés RF, éventuellement large bande, répartis longitudinalement sur l'axe de symétrie longitudinale et de rotation (Z) à deux niveaux différents le long L1, L2 de deux cercles transversaux différents de la deuxième surface de transmission RF sensiblement de même deuxième rayon externe r2;
  • [Fig. 9] est une vue externe d'un joint tournant RF selon une quatrième forme de réalisation de l'invention, hybride des deuxième et troisième formes de réalisation des Figures 7A-7B et 8A-8C, dans laquelle le joint tournant RF comporte quatre voies de transmission RF, deux d'émission Tx et deux de réception Rx, à quatre ports RF d'entrée de raccordement externe, situés vers l'extérieur sur la première pièce annulaire formant ici un stator, et à quatre ports RF de sortie de raccordement externe, situés vers l'intérieur sur la face interne tubulaire de la deuxième pièce cylindrique formant ici un rotor, les quatre voies de transmission RF étant réalisée ici à l'aide de quatre premiers guides d'onde glissants courbés RF large bande, deux premiers guides d'ondes glissants dédiés aux deux voies de transmission RF en réception Rx étant réparties angulairement sur un même premier cercle transversal de la deuxième surface de transmission, situé à un premier niveau longitudinal L1, et deux premiers guides d'ondes glissants dédiés aux deux voies de transmission RF en émission Tx étant réparties angulairement sur un même deuxième cercle transversal de la deuxième surface de transmission, situé à un deuxième niveau longitudinal L2 ;
  • [Fig. 10] est une vue comparative des tailles et encombrements respectifs d'un joint tournant RF large bande suivant la structure connue décrite dans le deuxième document cité et d'un joint tournant RF large bande selon la quatrième forme de réalisation de l'invention dont les exigences en termes de performances de transmission RF (nombre de voies de transmission RF, fréquence et largeur de bande) et de débattement angulaire sont identiques à celles de la Figure 10 ;
  • [Fig 11A],
  • [Fig. 11B] et
  • [Fig. 11C] sont respectivement des vues de trois positions angulaires relatives de la deuxième pièce maie cylindrique, formant ici un rotor, et la première pièce femelle annulaire, formant ici un stator, correspondant à un débattement extrémal dans un sens, une position neutre et un débattement extrémal dans l'autre sens ;
  • [Fig. 12A],
  • [Fig. 12B] et
  • [Fig. 12C] sont respectivement une première coupe transversale selon un premier plan transversal de coupe 12A-12A situé à un premier niveau longitudinal L1 sur l'axe de symétrie longitudinale et de rotation (Z), une deuxième coupe transversale selon un deuxième plan transversal de coupe 12B-12B situé à un deuxième niveau longitudinal L2 sur l'axe de symétrie longitudinale et de rotation (Z), et une troisième coupe longitudinale selon un troisième plan longitudinal de coupe 12C-12C d'un cinquième forme de réalisation d'un joint tournant RF selon l'invention, dans laquelle le joint tournant RF comporte ici une unique voie de transmission RF, réalisée à l'aide d'un premier guide d'onde glissant courbé RF, éventuellement large bande, entre la première pièce annulaire et la deuxième pièce cylindrique et d'un deuxième guide d'onde glissant courbé RF large bande entre la deuxième pièce cylindrique et une troisième pièce annulaire, les premier et deuxième guides glissants courbés RF, éventuellement large bande, étant montés en série et côte à côte le long de l'axe de symétrie longitudinale et de rotation, et la deuxième pièce étant montée en rotation libre vis à vis de la première pièce extérieure et de la troisième pièce extérieure.
The invention will be better understood on reading the description of several embodiments which follows, given solely by way of example and made with reference to the drawings in which:
  • [ Fig 1A ] and
  • [ Fig. 1B ] are respectively a first longitudinal section along a section plane 1A-1A and a second cross section along a section plane 1B-1B of a first embodiment of an RF rotary joint according to the invention in which the rotary joint RF has a single RF transmission path;
  • [ Fig. 2A ],
  • [ Fig. 2B ] and
  • [ Fig. 2C ] are respectively a first planar developed view of the single curved RF transmission path formed by the assembly of the first and second RF transmission faces or surfaces of a first curved sliding waveguide, here unique, forming the RF rotary joint from Figures 1A and 1B , a second planar developed view of the first curved RF transmission surface of said first curved sliding waveguide, and a third planar developed view of the second curved RF transmission surface of said first curved sliding waveguide;
  • [ Fig. 3 ] is a partial view of a first generic curved sliding waveguide, forming for example the RF transmission path of the rotary joint according to the invention of Figures 1A-1B and 2A-2C which details the structure of the meta-materials used by the two RF electromagnetic wave confinement side walls inside the first RF rotating waveguide, the two confinement side walls all having the same radius of curvature in their transverse planes respective radials equal to the first internal radius of the first annular part;
  • [ Fig. 4A ],
  • [ Fig 4B ] and
  • [ Fig. 4C ] are respectively first, second and third views of possible arrangement configurations of the two side walls of confinement of a first curved sliding waveguide of an RF transmission path on the first and second RF transmission surfaces;
  • [ Fig. 5 ] is a cross-sectional view of a particular comb embodiment of a first circumferential end containment wall and a second circumferential end containment wall in a relative crossing position which allows for a mechanical rotation over one complete revolution between the first annular part and the second cylindrical or tubular part;
  • [ Fig. 6A ] and
  • [ Fig. 6B ] are respectively a first view of non-zero curvature in the H plane (magnetic field component) of a curved sliding waveguide RF, possibly broadband, according to the second document of the state of the art and a second view of curvature non-zero plane E (electric field component) of the first curved sliding waveguide RF, possibly broadband, according to the invention of Figures 1A and 1B ;
  • [ Fig. 7A ] and
  • [ Fig 7B ] are respectively a longitudinal section along a longitudinal section plane 7A-7A and a cross section along a transverse section plane 7B-7B of a second embodiment of an RF rotary joint according to the invention, generalizing the rotary joint RF of the first embodiment of Figures 1A and 1B , and in which the RF rotary joint comprises two RF transmission paths, produced using two first curved RF sliding waveguides, optionally broadband, angularly distributed over the same transverse circle of the second RF transmission surface, contained in a transverse plane located at a predetermined level along the longitudinal and rotational (Z) axis of symmetry;
  • [ Fig. 8A ],
  • [ Fig. 8B ] and
  • [ Fig. 8C ] are respectively a first cross section along a first transverse plane of section 8A-8A located at a first longitudinal level L1 on the axis of longitudinal symmetry and of rotation (Z), a second cross section along a second transverse plane of section 8B-8B located at a second longitudinal level L2 on the axis of longitudinal symmetry and of rotation (Z), and a third longitudinal section according to a third longitudinal plane of section 8C-8C of a third form of realization of an RF rotary joint according to the invention, generalizing the RF rotary joint of the first embodiment of the Figures 1A and 1B and the second embodiment of the rotary joint of the Figures 7A-7B , in which the RF rotary joint has two RF transmission paths, produced using two curved RF sliding waveguides, possibly broadband, distributed longitudinally on the axis of longitudinal symmetry and rotation (Z) with two different levels along L1, L2 of two different transverse circles of the second RF transmission surface of substantially the same second outer radius r2;
  • [ Fig. 9 ] is an external view of an RF rotary joint according to a fourth embodiment of the invention, hybrid of the second and third embodiments of the Figures 7A-7B and 8A-8C , in which the RF rotary joint has four RF transmission channels, two Tx transmission and two Rx reception, with four external connection input RF ports, located outwardly on the first annular part here forming a stator , and four external connection output RF ports, located inwardly on the tubular internal face of the second cylindrical part here forming a rotor, the four RF transmission paths being produced here using four first guides d wideband RF curved sliding wave, two first sliding waveguides dedicated to the two RF transmission channels in reception Rx being angularly distributed over the same first transverse circle of the second transmission surface, located at a first longitudinal level L1, and two first sliding waveguides dedicated to the two RF transmission channels in Tx transmission being angularly distributed over the same second transverse circle of the second transmitted surface sion, located at a second longitudinal level L2;
  • [ Fig. 10 ] is a comparative view of the respective sizes and dimensions of a wideband RF rotary joint according to the known structure described in the second cited document and of a wideband RF rotary joint according to the fourth embodiment of the invention, the requirements of which in terms of RF transmission performance (number of RF transmission channels, frequency and bandwidth) and angular deflection are identical to those of the Figure 10 ;
  • [ Fig 11A ],
  • [ Fig. 11B ] and
  • [ Fig. 11C ] are respectively views of three relative angular positions of the second cylindrical maie part, here forming a rotor, and the first annular female part, here forming a stator, corresponding to an extreme displacement in one direction, a neutral position and an extreme displacement in the other direction ;
  • [ Fig. 12A ],
  • [ Fig. 12B ] and
  • [ Fig. 12C ] are respectively a first transverse section along a first transverse plane of section 12A-12A located at a first longitudinal level L1 on the axis of longitudinal symmetry and of rotation (Z), a second transverse section according to a second transverse plane of section 12B -12B located at a second longitudinal level L2 on the axis of longitudinal symmetry and of rotation (Z), and a third longitudinal section along a third longitudinal sectional plane 12C-12C of a fifth embodiment of a rotary joint RF according to the invention, in which the RF rotary joint here comprises a single RF transmission path, produced using a first curved RF sliding waveguide, possibly broadband, between the first annular part and the second cylindrical part and a second curved sliding waveguide RF broadband between the second cylindrical part and a third annular part, the first and second curved sliding guides RF, possibly wide ge band, being mounted in series and side by side along the axis of longitudinal symmetry and rotation, and the second part being mounted in free rotation with respect to the first outer part and the third outer part.

Un premier concept sous-jacent de l'invention est d'utiliser des méta-matériaux pour remplacer les parois métalliques de confinement des ondes électromagnétiques d'un ou plusieurs guide d'onde tournant RF et de rendre le ou les guides d'ondes tournant RF sans contact selon le principe du guide d'onde à ouverture en forme de gorge ou cannelure ( en anglais « groove gap waveguide »), décrit par exemple dans le document de Eva Rajo-Iglesias et al., intitulé « Groove Gap Waveguide : A Rectangular Waveguide Between Contactless Metal Plates Enabled by Parallel-Plate Cut-Off », et publié dans Proceedings of the Fourth European Conférence on Antenna and Propagation, 08 July 2010 .A first concept underlying the invention is to use meta-materials to replace the metallic walls of confinement of the electromagnetic waves of one or more RF rotating waveguides and to make the rotating waveguide (s). Contactless RF according to the principle of the waveguide with opening in the form of a groove or groove (in English "groove gap waveguide"), described for example in the document of Eva Rajo-Iglesias et al., Titled “Groove Gap Waveguide: A Rectangular Waveguide Between Contactless Metal Plates Enabled by Parallel-Plate Cut-Off”, and published in Proceedings of the Fourth European Conférence on Antenna and Propagation, 08 July 2010 .

Un deuxième concept sous-jacent de l'invention est de choisir une structure guidante pour le guide d'onde glissant courbé RF selon le plan E en composante électrique du champ électromagnétique au lieu du plan H en composante d'excitation magnétique du même champ électromagnétique, ce qui permet d'avoir un rayon de courbure radial plus faible et d'obtenir un joint tournant RF bien plus compact.A second underlying concept of the invention is to choose a guiding structure for the sliding waveguide curved RF according to the plane E as an electrical component of the electromagnetic field instead of the plane H as a magnetic excitation component of the same electromagnetic field. , which makes it possible to have a smaller radial radius of curvature and to obtain a much more compact RF rotary joint.

Suivant les Figures 1A et 1B et une première forme de réalisation, un joint tournant radiofréquence RF 2 selon l'invention comporte ici une voie de transmission RF unique 4.Following the Figures 1A and 1B and a first embodiment, an RF radiofrequency rotary joint 2 according to the invention here comprises a single RF transmission path 4.

Le joint tournant radiofréquence RF 2 est configuré pour raccorder mécaniquement entre elles des première et deuxième parties 6, 8 d'un dispositif rotatif 10 de guidages d'ondes RF, par exemple d'une antenne RF rotative, illustrées schématiquement et seulement sur la Figure 1A pour simplifier la lecture, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties 6, 8 de l'antenne rotative 10.The RF radiofrequency rotary joint 2 is configured to mechanically connect together first and second parts 6, 8 of a rotary device 10 for guiding RF waves, for example of a rotary RF antenna, shown schematically and only on the figure. Figure 1A to simplify reading, and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts 6, 8 of the rotating antenna 10.

Le joint tournant radiofréquence RF 2 comporte :

  • une première pièce 12, extérieure, de forme globalement annulaire, entourant un trou 14, par exemple de forme cylindrique, qui est traversé par un axe longitudinal de symétrie cylindrique et de rotation (Z) 16, et
  • une deuxième pièce 18, intérieure, par exemple de forme externe cylindrique, monté dans le trou 14 pour tourner autour de l'axe de rotation et de symétrie de révolution 16 (Z).
The RF 2 radiofrequency rotary joint comprises:
  • a first external part 12 of generally annular shape, surrounding a hole 14, for example of cylindrical shape, which is crossed by a longitudinal axis of cylindrical symmetry and of rotation (Z) 16, and
  • a second part 18, internal, for example of cylindrical external shape, mounted in the hole 14 to rotate about the axis of rotation and of symmetry of revolution 16 (Z).

La première pièce extérieure 12 comporte une première surface interne 22 métallique de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant ici une forme cylindrique, définie par un premier rayon interne r1 égal au rayon du trou cylindrique 14.The first external part 12 comprises a first internal metallic surface 22 for transmitting RF electromagnetic signals, here having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1 equal to the radius of the cylindrical hole 14.

La deuxième pièce intérieure 18 comporte une deuxième surface externe 28 métallique de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant ici une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier interne rayon r1, et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission 22 autour de l'axe (Z) 16 , suivant un angle de déplacement angulaire α , compris dans une plage d'ouverture angulaire 30 prédéterminée.The second inner part 18 comprises a second outer metallic surface 28 for transmitting electromagnetic RF signals, here having a cylindrical shape, defined by a second outer radius r2, strictly less than the first inner radius r1, and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface 22 around the axis (Z) 16, according to an angular displacement angle α, within a predetermined angular opening range 30.

La première surface interne de transmission 22 comprend ici un unique premier port d'accès RF 32 et des premiers moyens 34 de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF, utilisant des méta-matériaux comme par exemple des structures périodiques de plots à surface électriquement conductrices.The first internal transmission surface 22 here comprises a single first RF access port 32 and first means 34 for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as for example periodic structures of pads with an electrically conductive surface. .

La deuxième surface externe de transmission 28 comprend ici un unique deuxième accès RF 38 et des deuxièmes moyens 40 de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF, utilisant des méta-matériaux comme par exemple des structures périodiques de plots à surface électriquement conductrices.The second external transmission surface 28 here comprises a single second RF port 38 and second means 40 for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.

Les première et deuxième surfaces de transmission 22, 28 sont configurées par les premier et deuxième rayons r1, r2, la géométrie des premier et deuxième accès RF 32, 38, et la géométrie des premier et deuxième moyens 34, 40 de confinement et de guidage RF, de sorte que :

  • la voie unique de transmission 4 comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF 42, ici unique, et
  • le premier guide d'onde glissant courbé RF est sans contact et courbé autour de l'axe longitudinal de symétrie cylindrique (Z) le long d'un cercle transversal 44 de la deuxième surface de transmission 28, contenu dans un plan transversal 45, situé le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) à un premier niveau prédéterminé L1.
The first and second transmission surfaces 22, 28 are configured by the first and second radii r1, r2, the geometry of the first and second RF ports 32, 38, and the geometry of the first and second means 34, 40 for confinement and guidance RF, so that:
  • the single transmission channel 4 comprises a first curved sliding waveguide RF 42, here unique, and
  • the first RF curved sliding waveguide is non-contact and curved around the longitudinal axis of cylindrical symmetry (Z) along a transverse circle 44 of the second transmission surface 28, contained in a transverse plane 45, located along the longitudinal axis of symmetry (Z) at a first predetermined level L1.

Suivant les Figures 1A-1B et les Figure 2A-2C, le premier guide d'onde RF glissant courbé 42 est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre une première piste métallique circonférentielle 46 et une deuxième piste métallique circonférentielle 48 des première et deuxième surfaces métalliques 22, 28, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux murs latéraux 52, 54 de confinement et de guidage, espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre un premier mur d'extrémité circonférentielle 62 et un deuxième mur d'extrémité circonférentielle 64, disposés respectivement à proximité du premier port d'accès RF 32 et du deuxième port d'accès RF 38, en s'écartant d'un demi-plan médian de référence autour duquel le mouvement angulaire a lieu.Following the Figures 1A-1B and the Figure 2A-2C , the first curved sliding RF waveguide 42 is delimited in radial height or short side b between a first circumferential metal track 46 and a second circumferential metal track 48 of the first and second metal surfaces 22, 28, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two side walls 52, 54 of confinement and guide, spaced apart by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall 62 and a second circumferential end wall 64, disposed respectively near the first RF access port 32 and the second RF access port 38, away from a reference half-midplane around which the angular movement has place.

Suivant la Figure 3 et une partie détaillée du premier guide d'onde glissant courbé 42 des Figures 1A-1B et 2B, donné à titre d'exemple, les murs latéraux 52 et 54 de confinement et de guidage, espacés de la largeur a, sont formés chacun d'un réseau uni-ou bidimensionnel de plots métalliques 68, espacés périodiquement suivant un pas d'espacement p et ayant une hauteur hp. Le pas d'espacement des plots est inférieur ou égal à une fraction de la longueur d'onde et la hauteur hp des plots vérifie la relation : r 1 − r 2 − λ 4 ≤ h p < r 1 − r 2

Figure imgb0001
Following the Figure 3 and a detailed portion of the first curved sliding waveguide 42 of the Figures 1A-1B and 2B , given as an example, the side walls 52 and 54 confinement and guide, spaced apart by the width a, are each formed of a one-or two-dimensional network of metal studs 68, periodically spaced at a spacing pitch p and having a height h p . The spacing step of the pads is less than or equal to a fraction of the wavelength and the height hp of the pads verifies the relationship: r 1 - r 2 - λ 4 ≤ h p < r 1 - r 2
Figure imgb0001

Les rangées ou lignes de plots 68 ainsi dimensionnées forment des murs latéraux de confinement et de guidage du champ électromagnétique qui remplacent des parois métalliques classiques de petit côté b du premier guide d'onde glissant et empêchent le champ de sortir. Le jour laissée par les plots entre les pistes métalliques des première et deuxième surfaces de transmission, typiquement jusqu'à 0.5 mm en bande Ka, permet aux première et deuxième surfaces de transmission de glisser entre elles sans contact pour ne pas dégrader la durée de vie de l'antenne et ne pas générer de particules.The rows or lines of pads 68 thus dimensioned form side walls for confining and guiding the electromagnetic field which replace conventional metal walls on the small side b of the first sliding waveguide and prevent the field from leaving. The light left by the pads between the metal tracks of the first and second transmission surfaces, typically up to 0.5 mm in Ka band, allows the first and second transmission surfaces to slide between them without contact so as not to degrade the service life. antenna and do not generate particles.

De manière générale, les plots à surface électriquement conductrice des deux murs latéraux de confinement et de guidage d'un même premier guide d'onde glissant courbé sont élancés et peuvent faire saillie, soit depuis une même surface de transmission circonférentielle prise parmi les première et deuxième surfaces de transmission circonférentielles dudit premier guide d'onde glissant courbé comme décrit sur les Figures 4A et 4C, soit depuis les deux surfaces de transmission circonférentielles dudit premier guide d'onde glissant courbé à raison d'une surface de transmission circonférentielle différente par mur latéral comme décrit sur la Figure 4B, soit par entrelacement des plots depuis les deux surfaces de transmission circonférentielles pour au moins un mur latéral pris parmi les deux murs latéraux.In general, the pads with an electrically conductive surface of the two side walls for confining and guiding the same first curved sliding waveguide are slender and can protrude, either from a same circumferential transmission surface taken from among the first and second circumferential transmission surfaces of said first curved sliding waveguide as described in Figures 4A and 4C , or from the two circumferential transmission surfaces of said first curved sliding waveguide at a rate of a different circumferential transmission surface per side wall as described in Figure 4B , or by interlacing the studs from the two circumferential transmission surfaces for at least one side wall taken from among the two side walls.

A l'instar des murs latéraux de confinement et de guidage 52, 54 des Figures 1A-1B et 3, les deux murs d'extrémités circonférentielles 62, 64 de confinement du premier guide d'onde RF glissant courbé 52, disposés de part et d'autre des premier et deuxième ports accès RF 32, 38 sont formés chacun d'un réseau uni-ou bidimensionnel de plots métalliques espacés périodiquement avec le même dimensionnement en termes de pas d'espacement p et d'hauteur hp.Like the containment and guide side walls 52, 54 of the Figures 1A-1B and 3 , the two circumferential end walls 62, 64 for confining the first curved sliding RF waveguide 52, arranged on either side of the first and second RF access ports 32, 38 are each formed of a uni- or two-dimensional metal studs spaced periodically with the same dimensioning in terms of pitch p spacing and height hp.

Les rangées de plots ainsi dimensionnées forment des murs d'extrémité en longueur de confinement du champ électromagnétique entre les premier et deuxième ports d'accès RF qui remplacent des parois métalliques classiques de petit côté b du premier guide d'onde glissant courbé et empêchent le champ de sortir sur les extrémités circonférentielles tout en permettant un glissement sans contact entre la première surface de transmission et la deuxième surface de transmission.The rows of studs thus dimensioned form lengthwise end walls of confinement of the electromagnetic field between the first and second RF access ports which replace conventional metal walls of the small side b of the first curved sliding waveguide and prevent the field to exit on the circumferential ends while allowing non-contact sliding between the first transmission surface and the second transmission surface.

De manière générale, les plots des deux murs d'extrémités sont élancés et font saillie depuis la première surface de transmission pour le premier mur d'extrémité associé à et disposé au voisinage du premier accès RF, et depuis la deuxième surface de transmission pour le deuxième mur d'extrémité associé à et disposé au voisinage du deuxième accès RF.Generally, the studs of the two end walls are slender and protrude from the first transmission surface for the first end wall associated with and disposed in the vicinity of the first RF port, and from the second transmission surface for the. second end wall associated with and disposed in the vicinity of the second RF port.

Suivant la Figure 5 et de manière particulière, les plots des murs d'extrémité du premier guide d'onde glissant courbé RF 42 de la voie de transmission RF 4 sont formés par des rangées ou lignes circonférentielles 72, 73, 74, 75, 76, 78 de plots agencées en peigne de sorte à permettre un croisement libre mécanique des premier et des deuxième murs d'extrémité 62, 64 lorsque les première et deuxième pièces 12, 18 tournent entre elles tout en assurant leur fonction de confinement des ondes électromagnétiques.Following the Figure 5 and in particular, the pads of the end walls of the first curved sliding waveguide RF 42 of the RF transmission path 4 are formed by circumferential rows or lines 72, 73, 74, 75, 76, 78 of pads arranged in a comb so as to allow a free mechanical crossing of the first and second end walls 62, 64 when the first and second parts 12, 18 rotate between them while ensuring their function of confining the electromagnetic waves.

Le premier guide d'onde glissant courbé RF 42 du joint tournant RF selon l'invention, décrit dans les Figures 1A et 1B, diffère d'un guide d'onde glissant courbé RF du joint tournant RF connu décrit dans le deuxième document cité en ce que la déformation de la structure de confinement et de guidage RF est opérée selon le plan E de la composante électrique des ondes électromagnétiques au lieu du plan H de la composante magnétique desdites mêmes ondes. Cela permet ainsi d'obtenir un rayon de courbure des premières et deuxième surfaces de transmission beaucoup plus petit et en conséquence une structure du joint tournant RF bien plus compacte en volume. Par contre, une telle structure nécessite de disposer de plots de confinement sur une surface courbe au lieu d'une surface plane comme pour le joint tournant RF connu du deuxième document.The first curved sliding waveguide RF 42 of the RF rotary joint according to the invention, described in the Figures 1A and 1B , differs from an RF curved sliding waveguide of the known RF rotary joint described in the second cited document in that the deformation of the RF confinement and guiding structure is operated according to the plane E of the electrical component of the electromagnetic waves instead of the H plane of the magnetic component of said same waves. This thus makes it possible to obtain a radius of curvature of the first and second transmission surfaces which is much smaller and consequently a structure of the RF rotary joint which is much more compact in volume. On the other hand, such a structure requires having containment studs on a curved surface instead of a flat surface as for the RF rotary joint known from the second document.

Suivant la Figure 6A, la structure du guide d'onde glissant courbé RF 82, utilisée pour réaliser le joint tournant RF 84 connu du deuxième document cité, présente une courbure non nulle du plan H de la composante d'excitation magnétique de l'onde électromagnétique tandis que les plans d'extension des première et deuxième pistes 86, 88 du grand coté a du guide d'onde glissant courbé RF 82 sont planes et perpendiculaires à l'axe de rotation (Z) du joint tournant RF 82. Les parois de petit côté b du guide d'onde glissant courbé, formées par des murs de confinement latéraux 90, 92 sont ici des tronçons droits de surfaces cylindriques concentriques autour de l'axe de rotation (Z) du joint tournant RF 82.Following the Figure 6A , the structure of the curved sliding waveguide RF 82, used to produce the rotary joint RF 84 known from the second cited document, has a non-zero curvature of the plane H of the magnetic excitation component of the wave electromagnetic while the extension planes of the first and second tracks 86, 88 of the long side a of the curved sliding waveguide RF 82 are plane and perpendicular to the axis of rotation (Z) of the rotary joint RF 82. The walls of short side b of the curved sliding waveguide, formed by lateral confinement walls 90, 92 are here straight sections of cylindrical surfaces concentric around the axis of rotation (Z) of the rotary joint RF 82.

De manière différente et suivant la Figure 6B, la structure du premier guide d'onde glissant courbé RF 42, utilisée pour réaliser le joint tournant RF 2 selon l'invention des Figures 1A et 1B, présente une courbure non nulle du plan E de la composante en champ électrique de l'onde électromagnétique, tandis que les plans d'extension des parois de petit côté b du même premier guide d'onde glissant courbé RF 42, formés par les murs de confinement latéraux 52, 54, sont planes et perpendiculaires à l'axe de rotation (Z) du joint tournant RF selon l'invention. Les parois de grand coté a, formés par les première et deuxième pistes circonférentielles 22, 28, sont ici des tronçons droits de surfaces cylindriques concentriques autour l'axe de rotation (Z) du joint tournant RF.In a different way and depending on the Figure 6B , the structure of the first curved sliding waveguide RF 42, used to produce the RF rotary joint 2 according to the invention of Figures 1A and 1B , exhibits a non-zero curvature of the plane E of the electric field component of the electromagnetic wave, while the extension planes of the small side walls b of the same first curved sliding waveguide RF 42, formed by the walls side containment 52, 54, are plane and perpendicular to the axis of rotation (Z) of the RF rotary joint according to the invention. The long side walls a, formed by the first and second circumferential tracks 22, 28, are here straight sections of cylindrical surfaces concentric around the axis of rotation (Z) of the rotary joint RF.

A rayon de courbure équivalent, les surfaces 22 et 28 du premier guide d'onde glissant courbé 42 de la Figure 6B sont sensiblement plus proches entre elles que les surfaces 90 et 92 du guide d'onde glissant courbé 82 de la Figure 6A correspondant à la conception et la structure du deuxième document cité, avec par exemple un ratio « grand côté sur petit côté » égal à 4/1. Par conséquent, les paramètres de transmission RF tel que le Taux d'Onde Stationnaires (TOS) (en anglais SWR pour Standing Wave Ratio) qui en dépendent seront moins dégradés dans la configuration du premier guide d'onde glissant courbé de la Figure 6B que dans la configuration de l'état de l'art tel que décrite dans le deuxième document cité et la Figure 6A, à rayon de courbure équivalent. Cela implique que la configuration de courbure Plan E selon l'invention permet de réduire l'encombrement du guide d'onde tournant RF, globalement et en particulier dans le plan transverse à l'axe de rotation (Z), sans pour autant dégrader fortement le TOS du guide d'onde.At an equivalent radius of curvature, the surfaces 22 and 28 of the first curved sliding waveguide 42 of the Figure 6B are substantially closer to each other than the surfaces 90 and 92 of the curved sliding waveguide 82 of the Figure 6A corresponding to the design and structure of the second cited document, for example with a “large side to small side” ratio equal to 4/1. Consequently, the RF transmission parameters such as the Standing Wave Ratio (SWR) which depend on it will be less degraded in the configuration of the first curved sliding waveguide of the Figure 6B that in the configuration of the state of the art as described in the second cited document and the Figure 6A , at equivalent radius of curvature. This implies that the Plan E curvature configuration according to the invention makes it possible to reduce the size of the rotating RF waveguide, overall and in particular in the plane transverse to the axis of rotation (Z), without however seriously degrading the SWR of the waveguide.

Le joint tournant RF 2 selon l'invention, basé sur l'utilisation d'un guide d'onde glissant courbé plan électrique E aura donc comme particularité un champ électrique E radial, contrairement à un joint tournant glissant courbé RF 82 de l'état de l'art utilisant un guide d'onde courbé plan en excitation magnétique H, dont le champ électrique est axial selon l'axe de rotation (Z).The RF rotary joint 2 according to the invention, based on the use of an electric plane curved sliding waveguide E will therefore have as a feature a radial electric field E, unlike a curved sliding rotary joint RF 82 of the state art using a plane curved waveguide in magnetic excitation H, the electric field of which is axial along the axis of rotation (Z).

Considérant le joint tournant plan E selon l'invention de la Figure 6B et le joint tournant connu plan H de la Figure 6A, le fait d'ajouter des voies de transmission au joint plan H de la Figure 6A augmente son diamètre (voies partageant le petit côté du guide dans le plan de rotation). Par contre, le fait d'ajouter les voies au joint tournant plan E n'augmente pas son diamètre mais sa hauteur (voies partageant le petit côté du guide, perpendiculaires au plan de rotation). Par conséquent l'ajout de voies dans la configuration plan H de la Figure 6A augmente le volume de manière quadratique, alors que l'ajout de voies dans le plan E de la Figure 6B augmente le volume de manière quasi linéaire.Considering the plane E rotating joint according to the invention of Figure 6B and the known rotating joint in the H plane Figure 6A , the fact of adding transmission channels to the H-plane joint of the Figure 6A increases its diameter (tracks sharing the short side of the guide in the plane of rotation). On the other hand, the fact of adding the tracks to the plane E rotary joint does not increase its diameter but its height (tracks sharing the small side of the guide, perpendicular to the plane of rotation). Consequently, the addition of channels in the H-plane configuration of the Figure 6A increases the volume quadratically, while the addition of channels in the E plane of the Figure 6B increases the volume almost linearly.

Suivant les Figures 7A et 7B et une deuxième forme de réalisation, généralisant le joint tournant RF 2 de la première forme de réalisation des Figures 1A et 1B, un joint tournant radiofréquence RF 202 selon l'invention comporte une première voie de transmission RF 204 et une deuxième voie de transmission RF 206.Following the Figures 7A and 7B and a second embodiment, generalizing the RF rotary joint 2 of the first embodiment of the Figures 1A and 1B , an RF radiofrequency rotary joint 202 according to the invention comprises a first RF transmission path 204 and a second RF transmission path 206.

Le joint tournant RF 202 est configuré pour raccorder mécaniquement entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties de l'antenne rotative.The RF rotary joint 202 is configured to mechanically connect together first and second parts of a rotary RF waveguide device and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts of the rotary antenna.

Le joint tournant RF 202 comporte :

  • une première pièce 212, extérieure, de forme globalement annulaire, entourant un trou cylindrique 214 qui est traversé par un axe longitudinal de symétrie de révolution 216 (Z), et
  • une deuxième pièce 218, intérieure, de forme externe cylindrique, montée dans le trou cylindrique 214 pour tourner autour de l'axe de rotation et de symétrie 216 (Z).
The RF 202 rotary joint comprises:
  • a first part 212, exterior, of generally annular shape, surrounding a cylindrical hole 214 which is crossed by a longitudinal axis of symmetry of revolution 216 (Z), and
  • a second part 218, internal, of cylindrical external shape, mounted in the cylindrical hole 214 to rotate about the axis of rotation and symmetry 216 (Z).

La première pièce extérieure 212 comporte une première surface interne 222, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant ici une forme cylindrique, définie par un premier rayon interne r1, égal au rayon du trou cylindrique 214.The first external part 212 comprises a first internal surface 222, electrically conductive, for transmitting the electromagnetic signals RF, here having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole 214.

La deuxième pièce intérieure 218 comporte une deuxième surface externe 228, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant ici une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier rayon interne r1, et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission 222 autour de l'axe (Z) 16, suivant un angle de déplacement angulaire α, compris dans une plage d'ouverture angulaire 230 prédéterminée.The second internal part 218 comprises a second external surface 228, electrically conductive, for transmitting electromagnetic signals RF, here having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to to the first internal transmission surface 222 around the axis (Z) 16, at an angular displacement angle α , within a predetermined angular opening range 230.

La première surface interne de transmission 222 comprend ici un premier port d'accès RF 232, un deuxième premier port d'accès RF 233, et des premiers moyens 234, de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF, utilisant des méta-matériaux comme par exemple des structures périodiques de plots à surface électriquement conductrices.The first internal transmission surface 222 here comprises a first RF access port 232, a second first RF access port 233, and first means 234, for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as for example periodic structures of pads with electrically conductive surfaces.

La deuxième surface externe de transmission 228 comprend ici un premier deuxième port d'accès RF 238, un deuxième deuxième port d'accès RF 239, et des deuxièmes moyens 240 à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The second external transmission surface 228 here comprises a first second RF access port 238, a second second RF access port 239, and second means 240 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

Les première et deuxième surfaces de transmission 222, 228 sont configurées par les premier et deuxième rayons r1, r2, la géométrie des premier premier, deuxième premier, premier deuxième, deuxième deuxième ports d'accès RF 232, 233, 238, 239, et la géométrie des premier et deuxième moyens 234, 240 de confinement et guidage RF, de sorte que :

  • la première voie de transmission RF 204 et la deuxième voie de transmission RF 206 comportent respectivement un premier premier guide d'onde glissant courbé RF 242 et un deuxième premier guide d'onde glissant courbé RF 243 ; et
  • le premier premier guide d'onde glissant courbé RF 242 et le deuxième premier guide d'onde glissant courbé RF 243 sont répartis angulairement le long d'un même cercle 244 de la deuxième surface de transmission 228, ledit même cercle 244 étant contenu dans un plan transversal 445 situé à un premier niveau prédéterminé le long de l'axe (Z).
The first and second transmission surfaces 222, 228 are configured by the first and second spokes r1, r2, the geometry of the first first, second first, first second, second second RF access ports 232, 233, 238, 239, and the geometry of the first and second RF confinement and guiding means 234, 240, so that:
  • the first RF transmission path 204 and the second RF transmission path 206 respectively comprise a first RF curved sliding waveguide 242 and a second RF curved sliding first waveguide 243; and
  • the first first RF curved sliding waveguide 242 and the second first RF curved sliding waveguide 243 are angularly distributed along a same circle 244 of the second transmission surface 228, said same circle 244 being contained in a transverse plane 445 located at a first predetermined level along the (Z) axis.

Suivant les Figures 7A et 7B, le premier premier guide d'onde glissant courbé tournant RF 242 est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre deux premières premières pistes métalliques 246, 248 des première et deuxième surfaces de transmission 222, 228, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux premiers premiers murs latéraux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre deux premiers premiers murs d'extrémité circonférentielle, disposés pour l'un à proximité du premier premier port d'accès RF et pour l'autre à proximité du premier deuxième port d'accès RF, sans que l'un d'entre eux ne s'interposent entre les deux premiers ports RF d'accès.Following the Figures 7A and 7B , the first rotating curved sliding waveguide RF 242 is delimited in radial height or short side b between two first first metal tracks 246, 248 of the first and second transmission surfaces 222, 228, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first first lateral confinement and guide walls spaced apart at said width a, and lengthwise in the circumferential direction between two first first circumferential end walls, one arranged near the first first RF access port and the other near the first second access port RF, without one of them interposing between the first two RF access ports.

Suivant les Figures 7A et 7B, le deuxième premier guide d'onde glissant courbé RF 243 est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre deux deuxièmes premières pistes métalliques 250, 252 des première et deuxième surfaces de transmission 222, 228, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction de l'axe de symétrie (Z) entre deux deuxièmes premiers murs latéraux de confinement et de guidage espacés de ladite hauteur radiale a, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre deux deuxièmes premiers murs d'extrémité circonférentielle, disposés pour l'un à proximité du deuxième premier premier port d'accès RF et pour l'autre à proximité du deuxième deuxième port d'accès RF, sans que l'un d'entre eux ne s'interposent entre les deux deuxièmes premier et deuxième ports RF d'accès.Following the Figures 7A and 7B , the second first curved sliding waveguide RF 243 is delimited in radial height or short side b between two second first metal tracks 250, 252 of the first and second transmission surfaces 222, 228, in axial height or long side a depending on the direction of the axis of symmetry (Z) between two second first lateral confinement and guide walls spaced apart by said radial height a , and lengthwise in the circumferential direction between two second first circumferential end walls, arranged for one near the second first first RF access port and for the other near the second second RF access port, without one of them interposing between the two second first and second RF ports d 'access.

De manière générale, un joint tournant RF selon le deuxième mode de réalisation, configuré pour raccorder entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties dudit dispositif rotatif RF, comporte :

  • une première pièce extérieure, de forme globalement annulaire et entourant un trou cylindrique traversé suivant une direction longitudinale par un axe de symétrie cylindrique (Z) ; et
  • une deuxième pièce intérieure de forme cylindrique, monté dans le trou cylindrique pour tourner autour de l'axe de rotation de symétrie cylindrique (Z) ; et
  • un nombre entier N, supérieur ou égal à 2, de voies de transmission distinctes et séparées entre la première partie d'antenne et la deuxième partie d'antenne.
In general, an RF rotary joint according to the second embodiment, configured to connect together first and second parts of a rotary RF waveguiding device, and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts. of said RF rotary device, comprises:
  • a first outer part, of generally annular shape and surrounding a cylindrical hole traversed in a longitudinal direction by a cylindrical axis of symmetry (Z); and
  • a second inner part of cylindrical shape, mounted in the cylindrical hole to rotate about the axis of rotation of cylindrical symmetry (Z); and
  • an integer number N, greater than or equal to 2, of distinct and separate transmission channels between the first antenna part and the second antenna part.

La première pièce extérieure comporte une première surface interne, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un premier rayon interne r1 égal au rayon du trou.The first external part comprises a first internal surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1 equal to the radius of the hole.

La deuxième pièce intérieure comporte une deuxième surface externe, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier rayon interne r1, et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission autour de l'axe (Z), suivant un angle de déplacement angulaire α , compris dans une plage d'ouverture angulaire prédéterminée.The second internal part comprises a second external surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface around the axis (Z), according to an angular displacement angle α, within a predetermined angular opening range.

La première surface interne de transmission comprend N premiers ports d'accès RF et des premiers moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF, utilisant des méta-matériaux comme par exemple des structures périodiques de plots à surface électriquement conductrice.The first internal transmission surface comprises N first RF access ports and first means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using metamaterials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.

La deuxième surface externe de transmission comprend N deuxièmes ports d'accès RF et des deuxièmes moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF, utilisant des méta-matériaux comme par exemple des structures périodiques de plots à surface électriquement conductrice.The second external transmission surface comprises N second RF access ports and second means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.

Les première et deuxième surfaces de transmission sont configurées par les premier et deuxième rayons r1, r2, la géométrie des premiers et deuxièmes accès RF, et la géométrie des premiers et deuxièmes moyens de confinement et guidage RF, de sorte que :

  • chaque voie de transmission RF comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF, et
  • les N premiers guides glissants courbés sont répartis angulairement le long d'un même cercle transversal de la deuxième surface de transmission externe, ledit cercle transversal étant situé le long de l'axe longitudinal de symétrie à un niveau prédéterminé.
The first and second transmission surfaces are configured by the first and second radii r1, r2, the geometry of the first and second RF ports, and the geometry of the first and second RF confinement and guidance means, such that:
  • each RF transmission path has a first RF curved sliding waveguide, and
  • the N first curved sliding guides are angularly distributed along a same transverse circle of the second external transmission surface, said transverse circle being situated along the longitudinal axis of symmetry at a predetermined level.

Chaque guide d'onde glissant courbé RF, associé en propre à une voie de transmission RF numérotée par un indice i, i compris entre 1 et N, est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre une première piste et une deuxième piste de rang i des première et deuxième surfaces de transmission, coupées en leur milieu par un même plan transversal PL1, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux premiers murs latéraux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle du cercle transversal entre deux premiers murs d'extrémité circonférentielle, disposés pour l'un à proximité du premier port d'accès RF associé et pour l'autre à proximité du deuxième port d'accès RF associé, sans que l'un d'entre ces deux premiers mur d'extrémité ne s'interpose entre lesdits deux premiers ports d'accès RF.Each curved RF sliding waveguide, associated in its own right with an RF transmission channel numbered by an index i, i between 1 and N, is delimited in radial height or short side b between a first track and a second row track i of the first and second transmission surfaces, cut in the middle by a same transverse plane PL1, in axial height or long side a along the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and lengthwise along the circumferential direction of the circle transverse between two first circumferential end walls, one arranged close to the associated first RF access port and the other close to the associated second RF access port, without one of these two first end walls are interposed between said two first RF access ports.

Suivant les Figures 8A, 8B et 8C et une troisième forme de réalisation, généralisant le joint tournant RF 2 de la première forme de réalisation des Figures 1A et 1B, un joint tournant radiofréquence RF 302 selon l'invention comporte une première voie de transmission RF 304 et une deuxième voie de transmission RF 306.Following the Figures 8A, 8B and 8C and a third embodiment, generalizing the RF rotary joint 2 of the first embodiment of the Figures 1A and 1B , an RF radiofrequency rotary joint 302 according to the invention comprises a first RF transmission channel 304 and a second RF transmission channel 306.

Le joint tournant RF 302 est configuré pour raccorder mécaniquement entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties dudit dispositif rotatif de guidage.The RF rotary joint 302 is configured to mechanically connect together first and second parts of a rotary RF waveguide device and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts of said rotary guide device.

Le joint tournant RF 302 comporte :

  • une première pièce 312, extérieure, de forme globalement annulaire, entourant n trou cylindrique 314 qui est traversé par un axe longitudinal de symétrie cylindrique 316 (Z), et
  • une deuxième pièce 318, intérieure, de forme cylindrique, montée dans le trou cylindrique 314 pour tourner autour de l'axe de rotation et de symétrie cylindrique 316 (Z).
The RF 302 rotary joint comprises:
  • a first part 312, exterior, of generally annular shape, surrounding n cylindrical hole 314 which is crossed by a longitudinal axis of cylindrical symmetry 316 (Z), and
  • a second part 318, internal, of cylindrical shape, mounted in the cylindrical hole 314 to rotate about the axis of rotation and of cylindrical symmetry 316 (Z).

La première pièce extérieure 312 comporte une première surface interne 322 métallique de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un premier rayon interne r1, égal au rayon du trou cylindrique 314.The first external part 312 comprises a first internal metallic surface 322 for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole 314.

La deuxième pièce intérieure 318 comporte une deuxième surface externe 328 métallique de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier rayon interne r1, et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission 322 autour de l'axe (Z), suivant un angle de déplacement angulaire α, compris dans une plage d'ouverture angulaire 330 prédéterminée.The second internal part 318 comprises a second metal external surface 328 for transmitting the electromagnetic RF signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first surface. internal of transmission 322 around the axis (Z), at an angular displacement angle α , within a predetermined angular opening range 330.

La première surface interne de transmission 322 comprend ici un premier premier port d'accès RF 332, un deuxième premier port d'accès RF 333, et des premiers moyens 334 à base de méta-matériaux, de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The first internal transmission surface 322 here comprises a first first RF access port 332, a second first RF access port 333, and first means 334 based on meta-materials, for confining and guiding the electromagnetic RF signals. .

La deuxième surface externe de transmission 328 comprend ici un premier deuxième port d'accès RF 338, un deuxième deuxième port d'accès RF 339, et des deuxièmes moyens 340 à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The second external transmission surface 328 here comprises a first second RF access port 338, a second second RF access port 339, and second means 340 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

Les première et deuxième surfaces de transmission 322, 328 sont configurées par les premier et deuxième rayons r1, r2, la géométrie des premier premier, deuxième premier, premier deuxième, deuxième deuxième ports d'accès RF 332, 333, 338, 339, et la géométrie des premier et deuxième moyens 334, 340 de confinement et guidage RF, de sorte que :

  • la première voie de transmission RF 304 et la deuxième voie de transmission RF 306 comportent respectivement un premier premier guide d'onde RF glissant courbé RF 342 et un deuxième premier guide d'onde glissant courbé RF 343, répartis respectivement et longitudinalement le long de l'axe de symétrie (Z) 316 suivant un premier cercle 344 de la deuxième surface de transmission 328, ledit premier cercle 344 étant contenu dans un premier plan transversal PL1 345 situé à un premier niveau L1 prédéterminé le long de l'axe (Z), et suivant un deuxième cercle 346 de la deuxième surface de transmission 328, ledit deuxième cercle 346 étant contenu dans un deuxième plan transversal 347 situé à un deuxième niveau L2 prédéterminé le long de l'axe (Z).
The first and second transmission surfaces 322, 328 are configured by the first and second spokes r1, r2, the geometry of the first first, second first, first second, second second RF access ports 332, 333, 338, 339, and the geometry of the first and second RF confinement and guiding means 334, 340, so that:
  • the first RF transmission path 304 and the second RF transmission path 306 respectively comprise a first RF curved sliding first RF waveguide 342 and a second RF curved sliding first waveguide 343, respectively distributed and longitudinally along the length of the waveguide. 'axis of symmetry (Z) 316 along a first circle 344 of the second transmission surface 328, said first circle 344 being contained in a first transverse plane PL1 345 located at a first predetermined level L1 along the axis (Z) , and along a second circle 346 of the second transmission surface 328, said second circle 346 being contained in a second transverse plane 347 located at a second predetermined level L2 along the axis (Z).

Suivant les Figures 8A et 8C, le premier premier guide d'onde glissant courbé RF 242 est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre deux premières premières pistes métalliques 352, 354 des première et deuxième surfaces de transmission 322, 328 coupées par le premier plan transversal PL1, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux premiers premiers murs latéraux 356, 358 de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre deux premiers premiers murs d'extrémité circonférentielle 360, 361, disposés pour l'un à proximité du premier premier port d'accès RF et pour l'autre à proximité du premier deuxième port d'accès RF, sans que l'un d'entre eux ne s'interposent entre les deux premiers ports RF d'accès.Following the Figures 8A and 8C , the first curved sliding waveguide RF 242 is delimited in radial height or short side b between two first first metal tracks 352, 354 of the first and second transmission surfaces 322, 328 cut by the first transverse plane PL1, in height axial or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first first lateral confinement and guide walls 356, 358 spaced apart by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between two first first walls circumferential end 360, 361, arranged for one near the first first RF access port and for the other near the first second RF access port, without one of them being 'interpose between the first two RF access ports.

Suivant les Figures 8B et 8C, le deuxième premier guide d'onde glissant courbé tournant RF 343 est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre deux deuxièmes premières pistes métalliques 362, 364 des première et deuxième surfaces de transmission 322, 328 coupées par le deuxième plan transversal PL2, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) 316 entre deux deuxièmes premiers murs latéraux 358, 368, de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre deux deuxièmes premiers murs d'extrémité circonférentielle 370, 371 disposés pour l'un à proximité du deuxième premier port d'accès RF et pour l'autre à proximité du deuxième deuxième port d'accès RF, sans que l'un d'entre eux ne s'interposent entre les deux deuxièmes premier et deuxième ports RF d'accès.Following the Figures 8B and 8C , the second first rotating curved sliding waveguide RF 343 is delimited in radial height or short side b between two second first metal tracks 362, 364 of the first and second transmission surfaces 322, 328 cut by the second transverse plane PL2, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) 316 between two second first side walls 358, 368, of confinement and guide spaced by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between two second first circumferential end walls 370, 371 arranged one near the second first RF access port and the other near the second second RF access port, without one of them do not come between the two second first and second RF access ports.

De manière générale, un joint tournant RF selon le troisième mode de réalisation, configuré pour raccorder entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties dudit dispositif rotatif RF, comporte :

  • une première pièce, extérieure, de forme globalement annulaire, entourant un trou cylindrique qui est traversé par un axe longitudinal de symétrie cylindrique (Z) ; et
  • une deuxième pièce, intérieure, de forme cylindrique, montée dans le trou cylindrique pour tourner autour de l'axe de rotation et de symétrie cylindrique (Z) ; et
  • un nombre entier N, supérieur ou égal à 2, de voies de transmission distinctes Vi et séparées entre la première partie du dispositif rotatif de guidage et la deuxième partie dudit dispositif, i désignant un indice d'identification de la voie Vi compris entre 1 et N.
In general, an RF rotary joint according to the third embodiment, configured to connect together first and second parts of a rotary RF waveguiding device, and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts. of said RF rotary device, comprises:
  • a first external part of generally annular shape, surrounding a cylindrical hole which is crossed by a longitudinal axis of cylindrical symmetry (Z); and
  • a second, inner part of cylindrical shape, mounted in the cylindrical hole to rotate about the axis of rotation and of cylindrical symmetry (Z); and
  • an integer number N, greater than or equal to 2, of distinct transmission channels Vi and separated between the first part of the rotary guide device and the second part of said device, i designating an identification index of the channel Vi between 1 and NOT.

La première pièce extérieure comporte une première surface interne, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un premier rayon interne r1 égal au rayon du trou cylindrique.The first external part comprises a first internal surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1 equal to the radius of the cylindrical hole.

La deuxième pièce intérieure comporte une deuxième surface externe électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier rayon interne r1, et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission autour de l'axe de symétrie (Z), suivant un angle de déplacement angulaire α, compris dans une plage d'ouverture angulaire prédéterminée.The second internal part comprises a second electrically conductive external surface, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first surface. internal transmission around the axis of symmetry (Z), according to an angular displacement angle α , within a predetermined angular opening range.

La première surface interne de transmission comprend N premiers ports d'accès RF et des premiers moyens à base de méta-matériaux, de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The first internal transmission surface comprises N first RF access ports and first means based on meta-materials, for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La deuxième surface externe de transmission comprend N deuxièmes ports d'accès RF et des deuxièmes moyens à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The second external transmission surface comprises N second RF access ports and second means based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

Les première et deuxième surfaces de transmission sont configurées par les premier et deuxième rayons r1, r2, la géométrie des premiers et deuxième ports d'accès RF, et la géométrie des premiers et deuxième moyens de confinement et guidage RF, de sorte que :

  • chaque voie de transmission RF Vi comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF distinct associé, et
  • les N premiers guides d'onde glissants courbés RF sont répartis longitudinalement le long de l'axe de symétrie (Z) suivant N premiers cercles transversaux distincts de la deuxième surface externe de transmission, contenus respectivement dans des premiers plans transversaux PLi situés à des premiers niveaux Li prédéterminé le long de l'axe (Z).
The first and second transmission surfaces are configured by the first and second radii r1, r2, the geometry of the first and second RF access ports, and the geometry of the first and second RF containment and guidance means, such that:
  • each RF transmission path Vi has a first associated distinct RF curved sliding waveguide, and
  • the N first curved sliding waveguides RF are distributed longitudinally along the axis of symmetry (Z) along N first distinct transverse circles of the second external transmission surface, contained respectively in first transverse planes PLi located at first predetermined Li levels along the (Z) axis.

Chaque premier guide d'onde glissant courbé RF, associé en propre à une voie de transmission RF Vi, est délimitée en hauteur radiale ou petit côté b entre une première piste métallique et une deuxième piste métallique de rang i des première et deuxième surfaces de transmission, coupées en leur milieu par un plan transversal différent, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux premiers murs latéraux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle du cercle transversal associé entre deux premiers murs d'extrémité circonférentielle, disposés pour l'un à proximité du premier port d'accès RF associé et pour l'autre à proximité du premier deuxième port d'accès RF associé, sans que l'un parmi ces deux premiers murs d'extrémité ne s'interpose entre lesdits deux premiers ports d'accès RF.Each first curved RF sliding waveguide, associated in its own right with an RF transmission path Vi, is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of rank i of the first and second transmission surfaces , cut in the middle by a different transverse plane, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and in length in the circumferential direction of the associated transverse circle between two first circumferential end walls, one arranged near the associated first RF access port and the other near the associated first second RF access port, without one of these first two end walls being interposed between said first two RF access ports.

Suivant la Figure 9 et une quatrième forme de réalisation de l'invention, hybride des deuxième et troisième formes de réalisation des Figures 7A-7B et 8A-8B, le joint tournant RF 402 est un joint tournant qui comporte quatre voies de transmission RF, deux de réception Rx 404, 406 et deux voies d'émission Tx 408, 410, à quatre ports RF d'entrée 414, 416, 418, 420, situés sur la première pièce extérieure annulaire 422 formant ici un stator, et à quatre ports RF de sortie 424, 426, 428, 430, situés sur la deuxième pièce intérieure cylindrique 432 formant ici un rotor, les quatre voies de transmission RF 404, 406, 408, 410 étant réalisées ici à l'aide de quatre premiers guides d'onde glissants courbés RF, non visibles sur la Figure 9 et éventuellement large bande, deux guides d'ondes glissants courbés dédiés aux deux voies de transmission RF en réception Rx étant réparties angulairement sur une même première première piste circonférentielle à un premier niveau longitudinal L1, et deux guides d'ondes glissants courbés RF, dédiés aux deux voies de transmission RF en émission Tx étant réparties angulairement sur une même deuxième première piste circonférentielle à un deuxième niveau longitudinal L2.Following the Figure 9 and a fourth embodiment of the invention, hybrid of the second and third embodiments of the Figures 7A-7B and 8A-8B , the RF 402 rotary joint is a rotary joint which has four RF transmission channels, two Rx 404, 406 receive and two Tx 408, 410 transmission channels, with four input RF ports 414, 416, 418, 420 , located on the first annular outer part 422 here forming a stator, and four RF output ports 424, 426, 428, 430, located on the second cylindrical inner part 432 here forming a rotor, the four RF transmission channels 404, 406, 408, 410 being produced here using four first curved sliding RF waveguides, not visible on the Figure 9 and possibly broadband, two curved sliding waveguides dedicated to the two RF transmission channels in Rx reception being angularly distributed over the same first first circumferential track at a first longitudinal level L1, and two curved sliding waveguides RF, dedicated with the two RF transmission channels in Tx emission being distributed angularly over the same second first circumferential track at a second longitudinal level L2.

De manière générale, un joint tournant RF hybride selon le quatrième mode de réalisation, configuré pour raccorder entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties dudit dispositif rotatif, comporte :

  • une première pièce, extérieure, de forme globalement annulaire, entourant un trou cylindrique qui est traversé par un axe longitudinal de symétrie cylindrique (Z) ; et
  • une deuxième pièce, intérieure, de forme cylindrique, montée dans le trou cylindrique pour tourner autour de l'axe de rotation et de symétrie cylindrique (Z) ; et
  • un nombre entier N, supérieur ou égal à 3, de voies de transmission distinctes Vi et séparées entre la première partie d'antenne et la deuxième partie du dispositif rotatif, i désignant un indice d'identification de la voie Vi compris entre 1 et N.
In general, a hybrid RF rotary joint according to the fourth embodiment, configured to interconnect first and second parts of a rotary RF waveguiding device, and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts of said rotary device, comprises:
  • a first external part of generally annular shape, surrounding a cylindrical hole which is crossed by a longitudinal axis of cylindrical symmetry (Z); and
  • a second, inner part of cylindrical shape, mounted in the cylindrical hole to rotate about the axis of rotation and of cylindrical symmetry (Z); and
  • an integer number N, greater than or equal to 3, of distinct transmission channels Vi and separated between the first antenna part and the second part of the rotary device, i designating an identification index of the channel Vi between 1 and N .

La première pièce extérieure comporte une première surface interne, électriquement conductrice de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un premier rayon r1 égal au rayon du trou cylindrique.The first outer part comprises a first inner surface, electrically conductive for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a first radius r1 equal to the radius of the cylindrical hole.

La deuxième pièce intérieure comporte une deuxième surface externe, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, ayant une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier rayon interne r1, et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission autour de l'axe de symétrie (Z), suivant un angle de déplacement angulaire α, compris dans une plage d'ouverture angulaire prédéterminée.The second internal part comprises a second external surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface around the axis of symmetry (Z), according to an angular displacement angle α , within a predetermined angular opening range.

La première surface interne de transmission comprend N premiers ports d'accès RF et des premiers moyens, de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF, utilisant des méta-matériaux comme par exemple des structures périodiques de plots à surface électriquement conductrice.The first internal transmission surface comprises N first RF access ports and first means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as for example periodic structures of pads with an electrically conductive surface.

La deuxième surface externe de transmission comprend N deuxièmes ports d'accès RF et des deuxièmes moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF, utilisant des méta-matériaux comme par exemple des structures périodiques de plots à surface électriquement conductrice.The second external transmission surface comprises N second RF access ports and second means for confining and guiding the RF electromagnetic signals, using meta-materials such as, for example, periodic structures of pads with an electrically conductive surface.

Les première et deuxième surfaces de transmission sont configurées par les premier et deuxième rayons r1, r2, la géométrie des premiers et deuxième ports d'accès RF, et la géométrie des premiers et deuxième moyens de confinement et guidage RF, de sorte que :

  • chaque voie de transmission RF Vi comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF distinct associé, et
  • les N premiers guides d'onde glissants courbés RF sont répartis longitudinalement le long de l'axe de symétrie (Z) suivant au moins deux premiers cercles transversaux distincts Ck de la deuxième surface de transmission, contenus respectivement dans des premiers plans transversaux PLk situés à des premiers niveaux Lk prédéterminé le long de l'axe (Z), k étant un indice supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à un nombre NC, strictement inférieur à N ; et
  • au moins deux premiers guides d'onde glissants courbés RF parmi les N premiers guides tournants sont répartis angulairement le long d'un même cercle transversal de la deuxième surface de transmission, pris parmi les au NC premiers cercles transversaux distincts de la deuxième surface de transmission, contenus respectivement dans les NC premiers plans transversaux PLk situés aux premiers niveaux Lk.
The first and second transmission surfaces are configured by the first and second radii r1, r2, the geometry of the first and second RF access ports, and the geometry of the first and second RF containment and guidance means, such that:
  • each RF transmission path Vi has a first associated distinct RF curved sliding waveguide, and
  • the N first curved sliding waveguides RF are distributed longitudinally along the axis of symmetry (Z) along at least two first distinct transverse circles Ck of the second transmission surface, contained respectively in first transverse planes PLk located at first predetermined levels Lk along the axis (Z), k being an index greater than or equal to 2 and less than or equal to a number NC, strictly less than N; and
  • at least two first curved sliding waveguides RF among the N first rotating guides are angularly distributed along the same circle transverse of the second transmission surface, taken from among the NC first distinct transverse circles of the second transmission surface, contained respectively in the NC first transverse planes PLk located at the first levels Lk.

Chaque premier guide d'onde glissant courbé RF, associé en propre à une voie de transmission RF Vi, est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre une première piste métallique et une deuxième piste métallique de rang i des première et deuxième surfaces de transmission, coupées en leur milieu par un plan transversal différent, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux premiers murs latéraux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle du cercle transversal associé entre deux premiers murs d'extrémité circonférentielle, disposés pour l'un à proximité du premier port d'accès RF associé et pour l'autre à proximité du premier deuxième port d'accès RF associé, sans que l'un parmi ces deux premiers murs d'extrémité ne s'interpose entre lesdits deux premiers ports d'accès RF.Each first curved RF sliding waveguide, associated in its own right with an RF transmission path Vi, is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of rank i of the first and second transmission surfaces , cut in the middle by a different transverse plane, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two first lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and in length in the circumferential direction of the associated transverse circle between two first circumferential end walls, one arranged close to the associated first RF access port and the other close to the associated first second RF access port, without that one of these first two end walls does not come between said first two RF access ports.

Suivant la Figure 10, les tailles et encombrements respectifs du joint tournant RF 402 selon la quatrième forme de réalisation de la Figure 9 et d'un joint tournant RF 502 large bande ayant la structure connue décrite du deuxième document cité et les mêmes exigences de transmission RF (i.e. même nombre de voies de transmission RF, mêmes fréquence et largeur de bande) et de débattement angulaire que celles du joint tournant RF 402, sont comparés. Il apparait clairement que le joint tournant RF 402 selon l'invention présente un encombrement moindre que celui du joint tournant RF classique 502.Following the Figure 10 , the respective sizes and dimensions of the RF rotary joint 402 according to the fourth embodiment of the Figure 9 and a wideband RF 502 rotary joint having the known structure described in the second cited document and the same RF transmission requirements (ie the same number of RF transmission channels, same frequency and bandwidth) and angular deflection as those of the swivel joint RF 402, are compared. It clearly appears that the RF rotary joint 402 according to the invention has a smaller size than that of the conventional RF rotary joint 502.

Suivant la Figure 11A, une première position angulaire relative 492 de la deuxième pièce cylindrique, formant ici un rotor, par rapport à la première pièce annulaire, formant ici un stator, du joint tournant RF 402 de la Figure 10, correspond à un débattement angulaire extrémal dans un sens de rotation, ici le sens trigonométrique sur la Figure 11A.Following the Figure 11A , a first relative angular position 492 of the second cylindrical part, here forming a rotor, with respect to the first annular part, here forming a stator, of the RF rotary joint 402 of the Figure 10 , corresponds to an extreme angular displacement in a direction of rotation, here the trigonometric direction on the Figure 11A .

Suivant la Figure 11B, une deuxième position angulaire relative 494 du joint tournant RF 402 de la Figure 10, i.e. de la deuxième pièce cylindrique par rapport à la première pièce annulaire, correspond à une position neutre ou de référence dans laquelle le débattement angulaire est nul.Following the Figure 11B , a second relative angular position 494 of the RF rotary joint 402 of the Figure 10 , ie of the second cylindrical part relative to the first annular part, corresponds to a neutral or reference position in which the angular displacement is zero.

Suivant la Figure 11C, une troisième position angulaire relative 496 du joint tournant RF 402 de la Figure 9, i.e. de la deuxième pièce cylindrique par rapport à la première pièce annulaire, correspond à un débattement angulaire extrémal dans l'autre sens de rotation, ici le sens horaire sur la Figure 11C.Following the Figure 11C , a third relative angular position 496 of the RF rotary joint 402 of the Figure 9 , ie of the second cylindrical part relative to the first annular part, corresponds to an extremal angular displacement in the other direction of rotation, here the clockwise direction on the Figure 11C .

Suivant les Figures 9, 11A, 11B et 11C, les deux ports RF de raccordement externe à une parte mobile de l'antenne, disposés ici à l'intérieur du trou central de la première pièce annulaire appartiennent et sont fixés à la deuxième pièce cylindrique formant rotor. Il est rappelé qu'ici la deuxième pièce, de forme externe cylindrique, est munie de plots formant des murs latéraux ou d'extrémité pour confiner et guider les ondes électromagnétiques dans le joint, et que la surface externe cylindrique d'extension des faces sommet des plots a un rayon inférieur au rayon interne r1 de la surface interne de transmission de la première face annulaire formant ici stator. Ainsi, le jour formé entre les première et deuxième surfaces de transmission permet à la deuxième pièce formant rotor de coulisser et pivoter à l'intérieur de la première pièce annulaire formant stator, et permet de réaliser des guides d'ondes glissants courbés RF sans contact pour transmettre les ondes électromagnétiques tandis que le joint tourne.Following the Figures 9 , 11A, 11B and 11C , the two RF ports for external connection to a mobile part of the antenna, here arranged inside the central hole of the first annular part, belong to and are fixed to the second cylindrical part forming a rotor. It is recalled that here the second part, of cylindrical external shape, is provided with studs forming side or end walls to confine and guide the electromagnetic waves in the joint, and that the cylindrical external surface of extension of the top faces pads has a radius less than the internal radius r1 of the internal transmission surface of the first annular face here forming the stator. Thus, the opening formed between the first and second transmission surfaces allows the second part forming a rotor to slide and pivot inside the first annular part forming a stator, and makes it possible to produce curved sliding waveguides RF without contact. to transmit electromagnetic waves while the joint rotates.

Il est à remarquer qu'en accord avec la généralisation proposée du quatrième mode de réalisation du joint, il est possible de modifier la géométrie du joint en fonction des exigences de la plage de débattement angulaire. Par exemple, si l'angle de débattement souhaité est plus réduit, il est possible de mettre trois voies de transmission RF au lieu de deux sans nécessairement changer le diamètre interne de l'anneau ou bague de la première pièce annulaire. Sinon en augmentant raisonnablement le diamètre interne de l'anneau, il peut être envisagé de loger 4, 6 voire davantage de ports d'accès RF à l'intérieur des première et deuxième pièces, ce qui permet de transmettre 4, 6 ou plus de voies de transmission RF dans un seul joint tournant RF, par exemple dans le cas d'une application géostationnaire avec une plage de débattement angulaire égale à ±9°.It should be noted that in accordance with the proposed generalization of the fourth embodiment of the seal, it is possible to modify the geometry of the seal depending on the requirements of the angular displacement range. For example, if the desired deflection angle is smaller, it is possible to put three RF transmission channels instead of two without necessarily changing the internal diameter of the ring or ring of the first annular part. Otherwise by reasonably increasing the internal diameter of the ring, it can be envisaged to accommodate 4, 6 or even more RF access ports inside the first and second parts, which allows 4, 6 or more to be transmitted. RF transmission paths in a single RF rotary joint, for example in the case of a geostationary application with an angular deflection range equal to ± 9 °.

Suivant les Figures 12A, 12B et 12C, et une cinquième forme de réalisation, dérivée du joint tournant RF 2 de la première forme de réalisation des Figures 1A et 1B, un joint tournant radiofréquence RF 502 selon l'invention comporte ici une voie de transmission RF unique 504.Following the Figures 12A, 12B and 12C , and a fifth embodiment, derived from the RF rotary joint 2 of the first embodiment of the Figures 1A and 1B , an RF radiofrequency rotary joint 502 according to the invention here comprises a single RF transmission path 504.

Le joint tournant radiofréquence RF 502 est configuré ici pour raccorder mécaniquement entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, par exemple d'une antenne RF rotative, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF sur une voie unique de transmission RF V1 504 entre lesdites première et deuxième parties dudit dispositif rotatif RF.The RF radio frequency rotary joint 502 is configured here to mechanically connect together first and second parts of a rotary RF waveguiding device, for example a rotary RF antenna, and to transmit RF electromagnetic signals on a channel. single RF transmission V1 504 between said first and second parts of said RF rotary device.

Le joint tournant radiofréquence RF 502 comporte :

  • une première pièce 512, extérieure, de forme globalement annulaire, entourant un trou cylindrique 514 qui est traversé par un axe longitudinal de symétrie cylindrique 516 (Z) ; et
  • une deuxième pièce 518, intérieure, de forme cylindrique, montée dans le trou cylindrique 514, pour tourner autour de l'axe de rotation et de symétrie cylindrique 516 (Z) ; et
  • une troisième pièce 520, extérieure, de forme globale annulaire, montée côte à côte avec la première pièce extérieure cylindrique le long de l'axe longitudinal de symétrie cylindrique 516 (Z) en étant bloquée en translation le long dudit axe (Z), montée en rotation libre avec la première pièce, et montée en rotation libre pour tourner autour de la deuxième pièce.
The RF 502 radiofrequency rotary joint comprises:
  • a first external part 512 of generally annular shape, surrounding a cylindrical hole 514 which is crossed by a longitudinal axis of cylindrical symmetry 516 (Z); and
  • a second part 518, inner, of cylindrical shape, mounted in the cylindrical hole 514, to rotate about the axis of rotation and of cylindrical symmetry 516 (Z); and
  • a third outer part 520, of overall annular shape, mounted side by side with the first cylindrical outer part along the longitudinal axis of cylindrical symmetry 516 (Z) while being blocked in translation along said axis (Z), mounted in free rotation with the first part, and mounted in free rotation to rotate around the second part.

La première pièce extérieure 512 comporte une première surface interne 522, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, située à un premier niveau L1 le long de l'axe longitudinal L1 et ayant une forme cylindrique, définie par un premier rayon interne r1, égal au rayon du trou cylindrique 514.The first external part 512 comprises a first internal surface 522, electrically conductive, for transmitting the electromagnetic signals RF, located at a first level L1 along the longitudinal axis L1 and having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole 514.

La deuxième pièce intérieure 518 comporte une deuxième surface externe 528, électriquement conductrice de transmission des signaux électromagnétiques RF, située au premier niveau L1 le long de l'axe longitudinal (Z) et ayant une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier rayon interne r1, en vis-à-vis et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission 522, et une troisième surface externe 530, électriquement conductrice métallique, de transmission des signaux électromagnétiques RF, située à un deuxième niveau L2 le long de l'axe longitudinal L2 et ayant une forme cylindrique, définie par un troisième rayon externe r3.The second internal part 518 comprises a second external surface 528, electrically conductive for transmitting the electromagnetic signals RF, located at the first level L1 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a second external radius r2, strictly less than the first internal radius r1, facing and movable in rotation with respect to the first internal transmission surface 522, and a third external surface 530, electrically conductive metal, for transmitting RF electromagnetic signals, located at a second level L2 along the longitudinal axis L2 and having a cylindrical shape, defined by a third external radius r3.

La troisième pièce 520, extérieure, comporte une quatrième surface interne 532, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, située au deuxième niveau L2 le long de l'axe longitudinal (Z) et ayant une forme cylindrique, définie par un quatrième rayon interne r4, strictement supérieur au troisième rayon externe r3, en vis-à-vis et mobile en rotation par rapport à la troisième surface externe 530, et mobile autour de l'axe de symétrie (Z), suivant un angle de déplacement angulaire α , compris dans une plage d'ouverture angulaire 534 prédéterminée.The third part 520, exterior, comprises a fourth internal surface 532, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, located at the second level L2 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a fourth radius internal r4, strictly greater than the third external radius r3, opposite and mobile in rotation with respect to the third external surface 530, and mobile around the axis of symmetry (Z), according to an angular displacement angle α , included in a predetermined angular opening range 534.

La première surface interne de transmission 522 comprend ici un premier port d'accès RF 542 et des premiers moyens 544 à base de méta-matériaux, de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The first internal transmission surface 522 here comprises a first RF access port 542 and first means 544 based on meta-materials, for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La deuxième surface externe de transmission 528 comprend ici un deuxième accès RF 546 et des deuxièmes moyens 548 à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The second external transmission surface 528 here comprises a second RF access 546 and second means 548 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La troisième surface externe de transmission 530 comprend ici un unique troisième accès RF 550 et des troisièmes moyens 552 à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The third external transmission surface 530 here comprises a single third RF access 550 and third means 552 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La quatrième surface interne de transmission 532 comprend ici un unique quatrième accès RF 554 et des quatrièmes moyens 556 à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The fourth internal transmission surface 532 here comprises a single fourth RF access 554 and fourth means 556 based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

Les première, deuxième, troisième et quatrième surfaces de transmission RF 522, 528, 530, 532 sont configurées par les premier, deuxième, troisième, quatrième rayons r1, r2, r3, r4, la géométrie des premier, deuxième, troisième, quatrième ports d'accès RF et la géométrie des premiers, deuxièmes, troisièmes, quatrièmes moyens 540, 548, 552, 556, de confinement et de guidage RF, de sorte que :

  • la voie unique de transmission V1 504 comporte un premier guide d'onde glissant courbé RF entre la première pièce extérieure et la deuxième pièce intérieure, et un deuxième guide d'onde glissant courbé RF large bande entre la deuxième pièce intérieure et la troisième pièce extérieure, les premier et deuxième guides d'onde glissants courbés RF étant respectivement disposés le long de deux cercles transversaux des deuxième et troisième surfaces de transmission et étant reliés en série entre eux.
The first, second, third and fourth RF transmission surfaces 522, 528, 530, 532 are configured by the first, second, third, fourth spokes r1, r2, r3, r4, the geometry of the first, second, third, fourth ports RF access and the geometry of the first, second, third, fourth means 540, 548, 552, 556, of confinement and RF guidance, so that:
  • the single transmission path V1 504 has a first curved RF sliding waveguide between the first outer part and the second inner part, and a second curved wideband RF sliding waveguide between the second inner part and the third outer part , the first and second curved sliding waveguides RF being respectively disposed along two transverse circles of the second and third transmission surfaces and being connected in series with each other.

Suivant les Figures 12A, 12B et 12C, le premier guide d'onde RF glissant courbé est délimité en hauteur radiale ou petit coté b entre une première piste métallique et une deuxième piste métallique des première et deuxième surfaces métalliques, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux murs latéraux transversaux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a de part et d'autre du cercle transversal situé dans le plan transversal ayant un premier niveau prédéterminé, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre un premier mur d'extrémité circonférentielle et un deuxième mur d'extrémité circonférentielle, disposés respectivement à proximité du premier port d'accès RF et du deuxième port d'accès RF.Following the Figures 12A, 12B and 12C , the first curved sliding RF waveguide is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of the first and second metal surfaces, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two transverse lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a on either side of the transverse circle situated in the transverse plane having a first predetermined level, and lengthwise in the circumferential direction between a a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, disposed in proximity to the first RF access port and the second RF access port, respectively.

Suivant les Figures 12A, 12B et 12C, le deuxième guide d'onde RF glissant courbé est délimité en hauteur radiale ou petit coté b entre une troisième piste métallique et une quatrième piste métallique des troisième et quatrième surfaces de transmission, en largeur ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux murs latéraux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre un premier mur d'extrémité circonférentielle et un deuxième mur d'extrémité circonférentielle, disposés respectivement à proximité du premier port d'accès RF et du deuxième port d'accès RF.Following the Figures 12A, 12B and 12C , the second curved sliding RF waveguide is delimited in radial height or short side b between a third metal track and a fourth metal track of the third and fourth transmission surfaces, in width or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a , and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, respectively arranged near the first RF access port and the second RF access port.

Ici, de manière particulière sur les Figures 12A-12C, les rayons externes r1 et r4 sont égaux et les rayons internes r2 et r3 sont égaux.Here, in particular on the Figures 12A-12C , the external radii r1 and r4 are equal and the internal radii r2 and r3 are equal.

De manière générale, un joint tournant RF selon la cinquième forme de réalisation, configuré pour raccorder entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties d'un dispositif rotatif RF, comporte :

  • une première pièce, extérieure, de forme globalement annulaire, entourant un trou cylindrique qui est traversé par un axe longitudinal de symétrie cylindrique (Z), et
  • une deuxième pièce, intérieure, de forme cylindrique, monté dans le trou cylindrique, pour tourner autour de l'axe de rotation et de symétrie cylindrique (Z) ; et
  • une troisième pièce, extérieure, de forme globale annulaire, montée côte à côte avec la première pièce extérieure le long de l'axe longitudinal de symétrie cylindrique (Z) en étant bloquée en translation le long dudit axe (Z), montée en rotation libre avec la première pièce, et montée en rotation libre pour tourner autour de la deuxième pièce ; et
  • un nombre entier N, supérieur ou égal à 1, de voies de transmission RF Vi, distinctes et séparées, entre la première partie d'antenne et la deuxième partie du dispositif rotatif RF, i désignant un indice d'identification des voies RF Vi variant entre 1 et N.
In general, an RF rotary joint according to the fifth embodiment, configured to interconnect first and second parts of a rotary RF waveguiding device, and to transmit RF electromagnetic signals between said first and second parts. of a rotary RF device, comprises:
  • a first external part of generally annular shape, surrounding a cylindrical hole which is crossed by a longitudinal axis of cylindrical symmetry (Z), and
  • a second part, inner, of cylindrical shape, mounted in the cylindrical hole, to rotate about the axis of rotation and of cylindrical symmetry (Z); and
  • a third, outer part, of overall annular shape, mounted side by side with the first outer part along the longitudinal axis of symmetry cylindrical (Z) while being blocked in translation along said axis (Z), mounted in free rotation with the first part, and mounted in free rotation to rotate around the second part; and
  • an integer number N, greater than or equal to 1, of distinct and separate RF transmission channels Vi, between the first antenna part and the second part of the RF rotary device, i designating an identification index of the varying RF channels Vi between 1 and N.

La première pièce extérieure comporte une première surface interne, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, située à un premier niveau L1 le long de l'axe longitudinal L1 et ayant une forme cylindrique, définie par un premier rayon interne r1, égal au rayon du trou cylindrique.The first external part comprises a first internal surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, located at a first level L1 along the longitudinal axis L1 and having a cylindrical shape, defined by a first internal radius r1, equal to the radius of the cylindrical hole.

La deuxième pièce intérieure comporte une deuxième surface externe, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, située au premier niveau L1 le long de l'axe longitudinal (Z) et ayant une forme cylindrique, définie par un deuxième rayon externe r2, strictement inférieur au premier rayon interne r1, en vis-à-vis et mobile en rotation par rapport à la première surface interne de transmission, et une troisième surface externe métallique de transmission des signaux électromagnétiques RF, située à un deuxième niveau L2 le long de l'axe longitudinal L2 et ayant une forme cylindrique, définie par un troisième rayon externe r3.The second inner part has a second outer surface, electrically conductive, for transmitting RF electromagnetic signals, located at the first level L1 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a second outer radius r2, strictly less than the first internal radius r1, facing and rotatable relative to the first internal transmission surface, and a third metallic external surface for transmitting RF electromagnetic signals, located at a second level L2 along the 'longitudinal axis L2 and having a cylindrical shape, defined by a third external radius r3.

La troisième pièce extérieure comporte une quatrième surface interne, électriquement conductrice, de transmission des signaux électromagnétiques RF, située au deuxième niveau L2 le long de l'axe longitudinal (Z) et ayant une forme cylindrique, définie par un quatrième rayon interne r4, strictement supérieur au troisième rayon externe r3, en vis-à-vis et mobile en rotation par rapport à la troisième surface externe 530, et mobile, autour de l'axe de symétrie (Z) suivant un angle de déplacement angulaire a, compris dans une plage interne d'ouverture angulaire 534 prédéterminée.The third outer part has a fourth electrically conductive inner surface for transmitting RF electromagnetic signals, located at the second level L2 along the longitudinal axis (Z) and having a cylindrical shape, defined by a fourth inner radius r4, strictly greater than the third external radius r3, facing each other and movable in rotation with respect to the third external surface 530, and mobile, around the axis of symmetry (Z) according to an angular displacement angle a, included in a predetermined internal angular opening range 534.

La première surface de transmission comprend N premiers ports d'accès RF et des premiers moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The first transmission surface comprises N first RF access ports and first means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La deuxième surface externe de transmission comprend N deuxièmes accès RF et des deuxièmes moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The second external transmission surface comprises N second RF ports and second means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La troisième surface externe de transmission comprend N troisième ports d'accès RF et des troisièmes moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RFThe third external transmission surface comprises N third RF access ports and third means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La quatrième surface interne de transmission comprend N quatrièmes ports d'accès RF et des quatrièmes moyens de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The fourth internal transmission surface comprises N fourth RF access ports and fourth means for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

Les première, deuxième, troisième et quatrième surfaces de transmission RF sont configurées par les premier, deuxième, troisième, quatrième rayons r1, r2, r3, r4, la géométrie des premier, deuxième, troisième, quatrième ports d'accès RF et la géométrie des premiers, deuxièmes, troisièmes, quatrièmes moyens de confinement et de guidage RF, de sorte que :

  • chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte, connectés en série, un premier guide d'onde glissant courbé RF entre la première pièce extérieure et la deuxième pièce intérieure, et un deuxième guide d'onde glissant courbé RF entre la deuxième pièce intérieure et la troisième pièce extérieure ; et
  • les premier et deuxième guides d'onde glissants courbés RF de chaque voie de transmission Vi, i variant de 1 à N, sont respectivement disposés le long de deux premier et deuxième cercles transversaux correspondant à l'indice i d'identification de a voie de transmission Vi, les premier cercles transversaux étant disposés sur la deuxième surface de transmission RF et répartis longitudinalement le long de l'axe de symétrie (Z) à des premiers niveaux distincts L1i prédéterminés, et les deuxièmes cercles transversaux étant disposés sur la troisième surface de transmission RF et répartis longitudinalement le long de l'axe de symétrie (Z) à des premiers niveaux distincts prédéterminés.
The first, second, third and fourth RF transmission surfaces are configured by the first, second, third, fourth rays r1, r2, r3, r4, the geometry of the first, second, third, fourth RF access ports and the geometry first, second, third, fourth RF confinement and guidance means, so that:
  • each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, comprises, connected in series, a first curved sliding RF waveguide between the first outer part and the second inner part, and a second curved sliding waveguide RF between the second interior piece and the third exterior piece; and
  • the first and second curved sliding waveguides RF of each transmission channel Vi, i varying from 1 to N, are respectively arranged along two first and second transverse circles corresponding to the index i of identification of a channel of transmission Vi, the first transverse circles being arranged on the second RF transmission surface and distributed longitudinally along the axis of symmetry (Z) at predetermined distinct first levels L1i, and the second transverse circles being arranged on the third surface of RF transmission and longitudinally distributed along the axis of symmetry (Z) at first distinct predetermined levels.

Le premier guide d'onde glissant courbé RF de chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre une première piste métallique et une deuxième piste métallique des première et deuxième surfaces de transmission RF, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux murs latéraux transversaux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a de part et d'autre du premier cercle transversal situé au premier niveau L1i prédéterminé, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre un premier mur d'extrémité circonférentielle et un deuxième mur d'extrémité circonférentielle, disposés respectivement à proximité du premier port d'accès RF et du deuxième port d'accès RF.The first curved sliding waveguide RF of each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, is delimited in radial height or short side b between a first metal track and a second metal track of the first and second transmission surfaces RF, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two transverse side walls of containment and guide spaced by said width a on either side of the first transverse circle located at the first predetermined level L1i, and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, respectively arranged at proximity to the first RF access port and the second RF access port.

Le deuxième guide d'onde glissant courbé RF de chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, est délimité en hauteur radiale ou petit côté b entre une troisième piste métallique et une quatrième piste métallique des troisième et quatrième surfaces de transmission RF, en hauteur axiale ou grand coté a suivant la direction longitudinale de l'axe de symétrie (Z) entre deux murs latéraux transversaux de confinement et de guidage espacés de ladite largeur a de part et d'autre du deuxième cercle transversal situé au deuxième niveau L2i prédéterminé, et en longueur suivant la direction circonférentielle entre un premier mur d'extrémité circonférentielle et un deuxième mur d'extrémité circonférentielle, disposés respectivement à proximité du premier port d'accès RF et du deuxième port d'accès RF.The second curved sliding waveguide RF of each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, is delimited in radial height or short side b between a third metal track and a fourth metal track of the third and fourth transmission surfaces RF, in axial height or long side a in the longitudinal direction of the axis of symmetry (Z) between two transverse lateral confinement and guide walls spaced apart by said width a on either side of the second transverse circle located at the second predetermined level L2i, and lengthwise in the circumferential direction between a first circumferential end wall and a second circumferential end wall, disposed respectively near the first RF access port and the second RF access port.

De manière générale et indépendamment de la forme de réalisation du joint tournant selon l'invention, la première pièce extérieure comporte N premières bornes RF de raccordement externe de voie, raccordées respectivement une à une aux N premiers ports d'accès RF des N premiers guides d'onde glissant courbés RF correspondants de la première surface de transmission RF au travers de N premières liaisons de transition correspondantes distinctes, traversant la première pièce extérieure.Generally and independently of the embodiment of the rotary joint according to the invention, the first external part comprises N first RF terminals for external channel connection, respectively connected one by one to the N first RF access ports of the N first guides. curved RF sliding waveforms from the first RF transmission surface through N distinct corresponding first transition links, passing through the first outer piece.

Suivant les premier, deuxième, troisième et quatrième formes de réalisation du joint tournant RF selon l'invention, la deuxième pièce intérieure comporte N deuxièmes bornes RF de raccordement externe de voies, raccordées respectivement une à une aux N deuxième ports d'accès RF des premiers guides d'onde glissants courbés RF correspondants de la deuxième surface de transmission RF au travers de N deuxièmes liaisons de transition correspondantes distinctes qui traversent longitudinalement et intérieurement la deuxième pièce intérieure.According to the first, second, third and fourth embodiments of the RF rotary joint according to the invention, the second internal part comprises N second RF terminals for external connection of the channels, respectively connected one by one to the N second RF access ports of the channels. corresponding first RF curved sliding waveguides from the second RF transmission surface through N separate corresponding second transition links which longitudinally and internally traverse the second interior piece.

Les N deuxièmes bornes RF de raccordement externe de la deuxième pièce intérieure sont disposés et répartis d'un seul coté sur une des première et deuxième face de bout et d'extrémité du cylindre formant la deuxième pièce intérieure, ou des deux cotés sur la première face et la deuxième face de bout et d'extrémité du cylindre formant la deuxième pièce intérieure.The N second RF terminals for external connection of the second internal part are arranged and distributed on one side only on one of the first and second end and end faces of the cylinder forming the second internal part, or two sides on the first face and the second end and end face of the cylinder forming the second interior part.

Suivant les premier, deuxième, troisième et quatrième formes de réalisation du joint tournant RF selon l'invention, la première pièce extérieure et la deuxième pièce intérieure peuvent être respectivement un stator et un rotor ou peuvent être de manière réciproque un rotor et un stator.According to the first, second, third and fourth embodiments of the RF rotary joint according to the invention, the first outer part and the second inner part can be respectively a stator and a rotor or can reciprocally be a rotor and a stator.

Suivant la cinquième forme de réalisation du joint tournant RF selon l'invention, la troisième pièce extérieure comporte N deuxièmes bornes RF de raccordement externe de voie de transmission RF, raccordées respectivement une à une aux N quatrièmes ports d'accès RF des N deuxièmes guides d'onde glissants courbés RF correspondants de la quatrième surface de transmission RF au travers de N deuxièmes liaisons de transition correspondantes distinctes, traversant la troisième pièce extérieure.According to the fifth embodiment of the RF rotary joint according to the invention, the third external part comprises N second RF terminals for external connection of the RF transmission path, respectively connected one by one to the N fourth RF access ports of the N second guides RF curved sliding waveforms from the fourth RF transmission surface through N separate corresponding second transition links, passing through the third outer piece.

Suivant la cinquième forme de réalisation du joint tournant RF selon l'invention, la première pièce extérieure et la troisième pièce extérieure peuvent être respectivement un stator et un rotor ou peuvent de manière réciproque être un rotor et un stator.According to the fifth embodiment of the RF rotary joint according to the invention, the first external part and the third external part can be respectively a stator and a rotor or can reciprocally be a rotor and a stator.

De manière plus générale, les formes cylindriques des première, deuxième, et/ou des troisième, quatrième surfaces de transmission des joints tournants RF de l'invention décrits ci-dessus peuvent être généralisées à des formes de surfaces de révolution autour de l'axe de symétrie (Z) formées chacune d'une succession de tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) formant des pistes circonférentielles à différents niveaux axiaux pouvant avoir des rayons différents ou égaux.More generally, the cylindrical shapes of the first, second, and / or third, fourth transmission surfaces of the RF rotary joints of the invention described above can be generalized to shapes of surfaces of revolution around the axis. of symmetry (Z) each formed of a succession of sections of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z) forming circumferential tracks at different axial levels which may have different or equal radii.

De la manière la plus générale, un joint tournant radiofréquence RF selon l'invention est configuré pour raccorder mécaniquement et radio-électriquement entre elles des première et deuxième parties d'un dispositif rotatif de guidage d'ondes RF, et pour transmettre des signaux électromagnétiques RF entre lesdites première et deuxième parties dudit dispositif rotatif de guidage d'ondes RF.More generally, an RF radiofrequency rotary joint according to the invention is configured to mechanically and radio-electrically connect together first and second parts of a rotary device for guiding RF waves, and to transmit electromagnetic signals. RF between said first and second portions of said rotary RF waveguiding device.

Le joint tournant RF selon l'invention comporte :

  • une première pièce, extérieure, de forme globalement annulaire, ayant une première surface interne de transmission de signaux électromagnétiques, électriquement conductrice, à symétrie de révolution sur un intervalle angulaire d'extension de longueur non nulle et inférieure ou égale à 360 degrés autour d'un axe longitudinal de rotation (Z) ; et
  • une deuxième pièce, intérieure à la première pièce, ayant une première surface externe de transmission de signaux électromagnétiques, électriquement conductrice, à symétrie de révolution sur l'intervalle angulaire d'extension autour de l'axe longitudinal (Z), disposée sans contact mécanique en vis-à-vis de la première surface interne et mobile en rotation autour de l'axe longitudinal (Z) sur un intervalle de rotation angulaire prédéterminé ; et
  • un nombre entier N, supérieur ou égal à 1, de voie(s) de transmission RF Vi distinctes, i variant de 1 à N, entre la première partie et la deuxième partie du dispositif rotatif de guidage d'ondes RF.
The RF rotary joint according to the invention comprises:
  • a first, outer part, of generally annular shape, having a first internal surface for transmitting electromagnetic signals, electrically conductive, with symmetry of revolution over an angular interval of extension of non-zero length and less than or equal to 360 degrees around; a longitudinal axis of rotation (Z); and
  • a second part, internal to the first part, having a first external surface for transmitting electromagnetic signals, electrically conductive, with symmetry of revolution on the angular interval of extension around the longitudinal axis (Z), arranged without mechanical contact facing the first internal surface and movable in rotation about the longitudinal axis (Z) over a predetermined angular rotation interval; and
  • an integer number N, greater than or equal to 1, of distinct RF transmission channel (s) Vi, i varying from 1 to N, between the first part and the second part of the rotary RF waveguiding device.

La première surface interne de transmission de signaux électromagnétiques comporte une succession d'un nombre prédéterminé NC, supérieur ou égal à 1 et inférieur ou égal à N, de premiers tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), situés à des premiers niveaux différents L1(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) autour de premier(s) rayon(s) moyen(s) interne(s) r1(k) associés, k variant de 1 à NC, et comprend N premier(s) port(s) d'accès RF et des premiers moyens, à base de méta-matériaux, de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The first internal surface for transmitting electromagnetic signals comprises a succession of a predetermined number NC, greater than or equal to 1 and less than or equal to N, of first sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located at first different levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) around the associated first mean internal radius (s) r1 (k) , k varying from 1 to NC, and comprises N first RF access port (s) and first means, based on meta-materials, for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

La deuxième surface externe de transmission des signaux électromagnétiques RF comporte une succession de NC deuxièmes tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), situés respectivement aux premiers niveaux différents L1(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) autour de deuxième(s) rayon(s) moyen(s) externe(s) r2(k) associé(s), k variant de 1 à NC, strictement inférieur au(x) premier(s) rayon(s) moyen(s) interne(s) correspondant(s) r1(k), et comprend N deuxièmes ports d'accès RF et des deuxièmes moyens à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The second external surface for transmitting RF electromagnetic signals comprises a succession of NC second sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located respectively at the first different levels L1 (k), k varying from 1 to NC, along of the longitudinal axis of symmetry (Z) around second (s) mean external radius (s) r2 (k) associated (s), k varying from 1 to NC, strictly less than (x) first corresponding internal mean ray (s) r1 (k), and comprises N second RF access ports and second means based on meta-materials for confining and guiding the RF electromagnetic signals.

Les première et deuxième surfaces de transmission RF sont configurées par les premier et deuxième rayons moyens r1(k), r2(k), les premiers niveaux longitudinaux L1(k), k variant de 1 à NC, la géométrie des premier et deuxième accès RF, et la géométrie des premier et deuxième moyens de confinement et guidage RF, de sorte que :

  • chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte un premier guide d'onde glissant courbé différent, et
  • les N premiers guides d'onde glissants courbés RF sont répartis angulairement sur les NC premiers tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), chacun des NC tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) étant situé le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) à son premier niveau associé L1(k), k variant de 1 à NC.
The first and second RF transmission surfaces are configured by the first and second mean rays r1 (k), r2 (k), the first longitudinal levels L1 (k), k varying from 1 to NC, the geometry of the first and second RF ports, and the geometry of the first and second RF confinement and guidance means, so that:
  • each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, comprises a first different curved sliding waveguide, and
  • the N first curved sliding waveguides RF are angularly distributed over the first NC sections of surfaces of revolution around the axis (Z), each of the NC sections of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z) being located along the longitudinal axis of symmetry (Z) at its first associated level L1 (k), k varying from 1 to NC.

Chaque premier guide d'onde glissant courbé, associé à une voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, est délimité :

  • en hauteur radiale ou petit côté b k entre un premier tronçon de surface de révolution et un deuxième tronçon de surface de révolution autour de l'axe (Z) en vis-à-vis de rang k des première et deuxième surfaces de transmission, k étant compris entre 1 et NC,
  • en hauteur axiale ou grand coté ak entre les deux premiers murs latéraux de confinement et de guidage des premier et deuxième tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z) de rang k, et
  • en longueur entre deux premiers murs d'extrémité circonférentielle de confinement et de guidage, disposés pour l'un à proximité du premier port d'accès RF associé et pour l'autre à proximité du deuxième port d'accès RF associé, sans que l'un d'entre ces deux premiers murs d'extrémité circonférentielle ne s'interpose entre lesdits deux premiers ports d'accès RF.
Each first curved sliding waveguide, associated with an RF transmission channel Vi, i varying from 1 to N, is delimited:
  • in radial height or short side b k between a first section of surface of revolution and a second section of surface of revolution around the axis (Z) facing rank k of the first and second transmission surfaces, k being between 1 and NC,
  • in axial height or long side a k between the first two side walls for confining and guiding the first and second sections of surfaces of revolution around the axis (Z) of rank k, and
  • lengthwise between two first circumferential confining and guiding end walls, one arranged near the associated first RF access port and the other close to the associated second RF access port, without the one of these first two circumferential end walls is interposed between said two first RF access ports.

De manière générale, le guidage en rotation de la pièce formant rotor par rapport à la pièce formant stator peut être réalisé avec au moins un moteur électrique, de préférence un moteur électrique pas à pas.In general, the guiding in rotation of the part forming the rotor relative to the part forming the stator can be achieved with at least one electric motor, preferably a stepping electric motor.

Le moteur électrique pas à pas permet de sélectionner une position angulaire par rapport à une autre sans utiliser de télémesure externe.The electric stepping motor allows the selection of an angular position relative to another without using external telemetry.

De manière générale, le matériau utilisé pour confiner et guider les ondes électromagnétiques RF est un conducteur électrique, par exemple un métal, et l'isolant électrique utilisé à l'intérieur du ou des guides d'onde est le vide ou l'air.Generally, the material used to confine and guide the RF electromagnetic waves is an electrical conductor, for example a metal, and the electrical insulator used inside the waveguide (s) is vacuum or air.

Un joint tournant RF selon 'l'invention tel que décrit ci-dessus est réalisé en utilisant au moins un des procédés suivants de fabrication :

  • l'usinage classique par fraisage,
  • l'impression 3D,
  • le moulage en plastique métallisé ou métal,
  • l'électroformage.
An RF rotary joint according to the invention as described above is produced using at least one of the following manufacturing methods:
  • classical machining by milling,
  • 3D printing,
  • metallized plastic or metal molding,
  • electroforming.

La puissance électrique à l'émission, permise par un joint tournant RF selon l'invention tel que décrit ci-dessus est compatible des applications terrestres ou sol et des applications spatiales, embarquée à bord d'un satellite.The electrical power at emission, permitted by an RF rotary joint according to the invention as described above, is compatible with terrestrial or ground applications and with space applications, on board a satellite.

De manière avantageuse, le joint tournant RF selon l'invention décrit ci-dessus dans les diverses formes de réalisation, est un joint compact, sans contact avec de très bonnes performances RF tant sur le plan des pertes d'insertion que sur le plan du découplage entre les voies de transmission.Advantageously, the RF rotary joint according to the invention described above in the various embodiments is a compact, non-contacting joint with very good RF performance both in terms of insertion losses and in terms of decoupling between the transmission paths.

Ainsi, il a été montré qu'une utilisation typique du joint tournant RF selon l'invention est celle d'un joint tournant RF à quatre voies de transmission RF, deux voies en bande émission Tx et deux voies en bande réception Rx, fonctionnant en large bande (typiquement 2.5 GHz de bande). Il a été décrit également une utilisation à un nombre N plus grand de voies applicables à des configurations multi-spots ou multifaisceaux d'antenne.Thus, it has been shown that a typical use of the RF rotary joint according to the invention is that of an RF rotary joint with four RF transmission channels, two channels in Tx transmission band and two channels in Rx reception band, operating in broadband (typically 2.5 GHz band). A use has also been described with a larger number N of channels applicable to multi-spot or multi-beam antenna configurations.

Dans le cas de la généralisation du cinquième mode de réalisation du joint tournant RF des Figures 12A à 12C, la deuxième pièce intérieure comporte en outre une troisième surface externe de transmission des signaux électromagnétiques RF, électriquement conductrice, à symétrie de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) sur l'intervalle angulaire d'extension. De plus la troisième pièce extérieure comporte une quatrième surface interne de transmission des signaux électromagnétiques RF, électriquement conductrice, à symétrie de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) sur l'intervalle angulaire d'extension, disposée sans contact mécanique en vis-à-vis de la troisième surface externe et mobile autour de l'axe longitudinal (Z) sur l'intervalle de rotation angulaire prédéterminé.In the case of the generalization of the fifth embodiment of the RF rotary joint of Figures 12A to 12C , the second internal part further comprises a third external surface for transmitting the electromagnetic RF signals, electrically conductive, with symmetry of revolution about the longitudinal axis (Z) over the angular extension interval. In addition, the third external part comprises a fourth internal surface for transmitting the electromagnetic RF signals, electrically conductive, with symmetry of revolution about the longitudinal axis (Z) on the angular extension interval, arranged without mechanical contact in opposite direction. vis-à-vis the third external surface and movable around the longitudinal axis (Z) over the predetermined angular rotation interval.

La troisième surface extérieure de transmission RF comporte une succession de NC troisièmes tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe (Z), situés à des deuxièmes niveaux différents L2(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal de symétrie (Z) autour de troisième(s) rayon(s) moyen(s) externe(s) r3(k) associés, k variant de 1 à NC, et comprend N troisième(s) port(s) d'accès RF et des troisièmes moyens à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The third external RF transmission surface comprises a succession of NC third sections of surfaces of revolution around the axis (Z), located at different second levels L2 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) around third (s) mean external radius (s) r3 (k) associated, k varying from 1 to NC, and includes N third (s) port (s) d RF access and third means based on meta-materials for confining and guiding RF electromagnetic signals.

La quatrième surface interne de transmission RF comporte une succession de NC quatrième(s) tronçon(s) de surfaces de révolution autour de l'axe longitudinal (Z), situé(s) respectivement aux deuxièmes niveaux différents L2(k), k variant de 1 à NC, le long de l'axe longitudinal (Z) autour de quatrième(s) rayon(s) moyen(s) interne(s) r4(k) associé(s), k variant de 1 à NC, strictement inférieur(s) aux troisième(s) rayon(s) moyen(s) externe(s) correspondant(s) r3(k), et comprend N quatrième(s) port(s) d'accès RF et des quatrièmes moyens à base de méta-matériaux de confinement et de guidage des signaux électromagnétiques RF.The fourth internal RF transmission surface comprises a succession of NC fourth (s) section (s) of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z), located respectively at the second different levels L2 (k), k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis (Z) around the fourth internal mean radius (s) r4 (k) associated, k varying from 1 to NC, strictly smaller than the corresponding third external mean radius (s) r3 (k), and comprises N fourth RF access port (s) and fourth means to basis of meta-materials for confinement and guidance of RF electromagnetic signals.

Les première, deuxième, troisième et quatrième surfaces de transmission RF sont configurées par les premier, deuxième, troisième, quatrième rayons moyens r1(k), r2(k), r3(k), r4(k), les premier et deuxième niveaux longitudinaux L1(k), L2(k), k variant de 1 à NC, la géométrie des premier, deuxième, troisième, quatrième ports d'accès RF et la géométrie des premiers, deuxièmes, troisièmes, quatrièmes moyens de confinement et de guidage RF, de sorte que :

  • chaque voie de transmission RF Vi, i variant de 1 à N, comporte, connectés en série, un premier guide d'onde glissant courbé RF entre la première pièce extérieure et la deuxième pièce intérieure, et un deuxième guide d'onde glissant courbé RF entre la deuxième pièce intérieure et la troisième pièce extérieure ; et
  • les N premier et deuxième guides d'onde glissants courbés RF de chaque voie de transmission Vi, i variant de 1 à N, sont différents, disposés orthogonalement à l'axe de symétrie (Z), répartis angulairement et respectivement sur les NC deuxième(s) et troisième(s) tronçons de surface de révolution de la deuxième surface externe et de la troisième surface externe, les deuxième et troisième tronçons de surfaces de révolution autour de l'axe longitudinal (Z) des premier et deuxième guides d'ondes de chaque voie Vi étant appariés entre eux, ayant un même indice k(i) de rang des deuxième et troisième tronçons sur les deuxième et troisième surfaces de transmission et étant situés le long de l'axe longitudinal (Z) à leurs niveaux associés L1k(i), L2k(i).
The first, second, third and fourth RF transmission surfaces are configured by the first, second, third, fourth mean rays r1 (k), r2 (k), r3 (k), r4 (k), the first and second levels longitudinal L1 (k), L2 (k), k varying from 1 to NC, the geometry of the first, second, third, fourth RF access ports and the geometry of the first, second, third, fourth containment and guidance means RF, so that:
  • each RF transmission path Vi, i varying from 1 to N, comprises, connected in series, a first curved sliding RF waveguide between the first outer part and the second inner part, and a second curved sliding waveguide RF between the second interior piece and the third exterior piece; and
  • the N first and second curved sliding waveguides RF of each transmission channel Vi, i varying from 1 to N, are different, arranged orthogonally to the axis of symmetry (Z), distributed angularly and respectively on the second NC ( s) and third (s) sections of the surface of revolution of the second external surface and of the third external surface, the second and third sections of surfaces of revolution around the longitudinal axis (Z) of the first and second waveguides of each channel Vi being paired with each other, having the same index k (i) of rank of the second and third sections on the second and third transmission surfaces and being located along the longitudinal axis (Z) at their associated levels L1k (i), L2k (i).

Claims (20)

  1. A radiofrequency (RF) rotary joint for radio-electrically connecting together first and second parts of a rotary device for guiding RF waves and for transmitting RF electromagnetic signals between said first and second parts (6, 8) of said rotary device (10) for guiding RF waves, the RF rotary joint comprising:
    - a first outer part (12; 212; 312; 422; 512), of generally annular shape, having a first internal electrically conductive surface (22; 222; 322; 522) for transmitting electromagnetic signals, which surface has rotational symmetry over an angular extension range of non-zero length and that is less than or equal to 360 degrees about a longitudinal axis of rotation (Z) (16; 216; 316; 516); and
    - a second part (18; 218; 318; 432; 518), inside the first part, having a second external electrically conductive surface (28; 228; 328; 528) for transmitting electromagnetic signals, which surface has rotational symmetry over the angular extension range about the longitudinal axis (Z) (16; 216; 316; 516) and is disposed without mechanical contact relative to the first internal surface and is free to rotate about the longitudinal axis (Z) (16; 216; 316; 516) over a predetermined angular rotation range; and
    - a whole number N, greater than or equal to 1, of separate RF transmission channel(s) Vi (4; 204, 206; 304, 306; 404, 406, 408, 410; 504), with i varying from 1 to N, between the first part and the second part of the rotary device for guiding RF waves;
    the first internal surface (22; 222; 322; 522) for transmitting electromagnetic signals comprising a series of a predetermined number NC, greater than or equal to 1 and less than or equal to N, of first sections of surfaces of revolution about the axis (Z), located at different first levels L1(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) about first associated internal average radius(es) r1(k), with k varying from 1 to NC, and comprising N first RF access ports (32; 232, 233; 332, 333; 542) and first meta-material-based means (34; 234; 334; 544) for containing and guiding RF electromagnetic signals; and
    the second external surface (28; 228; 328; 528) for transmitting RF electromagnetic signals comprising a series of NC second sections of surfaces of revolution about the axis (Z), respectively located at the different first levels L1(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) about second associated external average radius(es) r2(k), with k varying from 1 to NC, strictly less than the corresponding first internal average radius(es) r1(k), and comprising N second RF access ports (38; 238, 239; 338, 339; 546) and second meta-material-based means (40; 240; 340; 548) for containing and guiding RF electromagnetic signals; and
    the first and second RF transmission surfaces (22, 28; 222, 228; 322, 328; 522, 528) being configured by the first and second average radiuses r1(k), r2(k), the first longitudinal levels L1(k), with k varying from 1 to NC, the geometry of the first and second RF access ports, and the geometry of the first and second means (34, 40; 234, 240; 334, 340; 544, 548) for RF containment and guidance, such that:
    - each RF transmission channel Vi (4; 204, 206; 304, 306; 404, 406, 408, 410; 504), with i varying from 1 to N, comprises a first different curved sliding RF waveguide (42; 242, 243; 342, 343); and
    - the N first curved sliding RF waveguides (42; 242, 243; 342, 343) are angularly distributed over the NC first sections of surfaces of revolution about the axis (Z), with each of the NC sections of surfaces of revolution about the axis (Z) being located along the longitudinal axis of symmetry (Z) at its first associated level L1(k), with k varying from 1 to NC.
  2. The radiofrequency (RF) rotary joint as claimed in claim 1, wherein each first curved sliding RF waveguide (42; 242, 243; 342, 343), associated with an RF transmission channel Vi, with i varying from 1 to N, is delimited:
    - by radial height or small side b k between a first surface of revolution section and a second surface of revolution section about the axis (Z) of rank k of the first and second transmission surfaces, with k ranging between 1 and NC;
    - by axial height or large side a k between the two first lateral containment and guidance walls of the first and second sections of surfaces of revolution about the axis (Z) of rank k; and
    - by length between two first circumferential end containment and guidance walls, one of which is disposed in the vicinity of the first associated RF axis port and the other one of which is disposed in the vicinity of the second associated RF access port, without one of these two first circumferential end walls being interposed between said two first RF access ports.
  3. The radiofrequency (RF) rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 2, wherein the whole number N of RF transmission channels is equal to 1, and the single RF transmission channel VI (4) comprises a single first curved sliding waveguide (42), disposed orthogonal to the longitudinal axis (Z) (16) of symmetry at a predetermined level L1.
  4. The radiofrequency (RF) rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 2, wherein:
    - the whole number N of separate RF transmission channels Vi (204, 206) is greater than or equal to 2; and
    - each RF transmission channel Vi (204, 206), with i varying from 1 to N, comprises a first associated separate curved sliding RF waveguide (242, 243); and
    - the N first curved sliding RF waveguides (242, 243) are angularly distributed along the same transverse circle, disposed orthogonal to the longitudinal axis of symmetry at a first predetermined level L1.
  5. The radiofrequency (RF) rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 2, wherein:
    - the whole number N of separate RF transmission channels Vi (304, 306) is greater than or equal to 2; and
    - each RF transmission channel Vi (304, 306), with i varying from 1 to N, comprises a first associated separate curved sliding RF waveguide (342, 343); and
    - the N first curved sliding RF waveguides (342, 343) are longitudinally distributed along the axis of symmetry (Z) at first separate predetermined levels Li along the axis (Z), with i varying from 1 to N.
  6. The radiofrequency (RF) rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 2, wherein:
    - the whole number N of separate RF transmission channels Vi (404, 406, 408, 410) is greater than or equal to 3; and
    - each RF transmission channel Vi (404, 406, 408, 410), with i varying from 1 to N, comprises a first associated separate curved sliding RF waveguide; and
    - the N first curved sliding RF waveguides are longitudinally distributed along the axis of symmetry (Z) at a number NC of first levels greater than or equal to 2 and strictly less than N; and
    - at least two first curved sliding RF waveguides from among the N first rotary guides are disposed orthogonal to the axis of symmetry (Z) at the same predetermined level and each delimited by a corresponding angular sector.
  7. The radiofrequency RF rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 2, further comprising a third outer part (520), of generally annular shape, mounted side-by-side with the first annular outer part (512) along the longitudinal axis of symmetry (Z) (516), whilst being translationally blocked along said axis (Z), and free to rotate with the first outer part (512) in order to rotate about the second inner part (518); and wherein
    the second inner part (518) further comprises a third electrically conductive external surface (530) for transmitting RF electromagnetic signals, with rotational symmetry about the longitudinal axis (Z) over the angular extension range; and
    the third outer part (520) comprises a fourth electrically conductive internal surface (532) for transmitting RF electromagnetic signals, with rotational symmetry about the longitudinal axis (Z) over the angular extension range, disposed without mechanical contact relative to the third external surface (530) and movable about the longitudinal axis (Z) over the predetermined angular rotation range; and
    the third outer RF transmission surface (530) comprises a series of NC third sections of surfaces of revolution about the axis (Z), located at different second levels L2(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) about third associated external average radius(es) r3(k), with k varying from 1 to NC, and comprising N third RF access ports (550) and third meta-material-based means (552) for containing and guiding RF electromagnetic signals; and
    the fourth internal RF transmission surface (532) comprises a series of NC fourth sections of surfaces of revolution about the longitudinal axis (Z), respectively located at the different second levels L2(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis (Z) about associated fourth internal average radius(es) r4(k), with k varying from 1 to NC, strictly less than the corresponding third external average radius(es) r3(k), and comprises N fourth RF access ports (554) and fourth meta-material-based means (556) for containing and guiding RF electromagnetic signals; and
    the first, second, third and fourth RF transmission surfaces (522, 528, 530, 534) are configured by the first, second, third, fourth average radius(es) r1(k), r2(k), r3(k), r4(k), the first and second longitudinal levels L1(k), L2(k), the geometry of the first, second, third, fourth RF access ports and the geometry of the first, second, third, fourth means (544, 548, 554, 556) for RF containment and guidance, such that:
    - each RF transmission channel Vi (504), with i varying from 1 to N, comprises, connected in series, a first curved sliding RF waveguide between the first outer part (512) and the second inner part (518), and a second curved sliding RF waveguide between the second inner part (518) and the third outer part (530); and
    - the N first and second curved sliding RF waveguides of each transmission channel Vi (504), with i varying from 1 to N, being different, disposed orthogonal to the axis of symmetry (Z), distributed angularly and respectively over the NC second and third surface of revolution sections of the second external surface (528) and of the third external surface (530), the second and third sections of surfaces of revolution about the longitudinal axis (Z) of the first and second waveguides of each channel Vi being matched together, having the same index k(i) of second and third sections on the second and third surfaces and being located along the longitudinal axis (Z) at their associated levels L1k(i), L2k(i).
  8. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 7, wherein
    the first outer part (12; 212; 312; 422; 512) comprises N first RF terminals for externally connecting RF transmission channels, respectively connected one by one to the N first RF access ports of the N first corresponding curved sliding RF waveguides of the first RF transmission surface through N first separate corresponding transition links, passing through the first outer part.
  9. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 6, wherein the second inner part (18; 218; 318; 432) comprises N second RF terminals for externally connecting RF transmission channels, respectively connected one by one to the N second RF access ports of the first corresponding curved sliding RF waveguides of the second RF transmission surface through N second separate corresponding transition links that longitudinally and internally pass through the second inner part.
  10. The RF rotary joint as claimed in claim 9, wherein the first outer part (12; 212; 312; 422) and the second inner part (18; 218; 318; 432) are respectively a stator and a rotor or are reciprocally, a rotor and a stator, respectively.
  11. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 7 to 8, wherein the third outer part (520) comprises N second RF terminals for externally connecting RF transmission channels, respectively connected one by one to the N fourth RF access ports of the N second corresponding curved sliding RF waveguides of the fourth RF transmission surface through N second separate corresponding transition links, passing through the third outer part; and
    the N second access ports of the first curved sliding waveguides are connected one by one by a unitary transmission channel to the N third access ports of the second curved sliding waveguides.
  12. The RF rotary joint as claimed in claim 11, wherein the first outer part (512) and the third outer part (520) are a stator and a rotor, respectively, or are reciprocally, a rotor and a stator, respectively.
  13. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 2 to 12, wherein the two lateral containment and guidance walls of each first curved sliding waveguide are each formed by a one- or two-dimensional network of pads with an electrically conductive surface;
    the pads of the two lateral walls of each first curved sliding waveguide are slender and project from the same electrically conductive circumferential surface of the first waveguide, or from the two electrically conductive circumferential surfaces of the first waveguide with one lateral wall per circumferential surface, or by interleaving the pads from the two electrically conductive circumferential surfaces for at least one lateral wall taken from among the two lateral walls.
  14. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 2 to 13, wherein the two containment and guidance circumferential end walls of each first curved sliding waveguide are disposed on either side of the first and second RF access ports; and
    the two containment and guidance circumferential end walls are each formed by a one- or two-dimensional network of pads with an electrically conductive surface; and
    the pads of the two circumferential end walls are slender and respectively project from the first transmission surface for the first end wall associated with and disposed in the vicinity of the first RF access port and from the second transmission surface for the second end wall associated with and disposed in the vicinity of the second RF access port.
  15. The RF rotary joint as claimed in claim 14, wherein the pads of the end walls of the one or more RF transmission channels located at the same longitudinal level are formed by circumferential lines of pads arranged as a comb so as to allow free mechanical crossover of the first and second end walls when the first and second parts rotate relative to one another, whilst providing their electromagnetic wave containment function.
  16. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 15, wherein means for containing and guiding RF electromagnetic signals taken from among the first and second means for containing and guiding RF electromagnetic signals are shared between first curved sliding waveguides that are circumferentially or laterally adjacent.
  17. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 16, wherein the first internal average radius(es) r1(k) and the second external average radius(es) r2(k), with k varying from 1 to NC, are respectively equal to a first constant r1 and to a second constant r2.
  18. The RF rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 16, wherein the number NC of sections of the first transmission surface, respectively of sections of the second transmission surface, is greater than or equal to 2; and
    at least two sections of the first transmission surface have different first internal radiuses; and
    the at least two sections of the second transmission surface, associated facing one another, have different second external radiuses.
  19. The radiofrequency (RF) rotary joint as claimed in any one of claims 1 to 18, wherein the NC first sections of surfaces of revolution about the axis (Z) are cylindrical sections about the axis (Z), located at different first levels L1(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with first internal radius(es) r1(k), with k varying from 1 to NC, and the NC second sections of surfaces of revolution about the axis (Z) are cylindrical sections about the axis (Z), respectively located at different first levels L1(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with second external radius(es) r2(k), with k varying from 1 to NC; and/or
    the NC third sections of surfaces of revolution about the axis (Z) are cylindrical sections about the axis (Z), located at different second levels L2(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with third external radius(es) r3(k), with k varying from 1 to NC; and the NC fourth sections of surfaces of revolution about the axis (Z) are cylindrical sections about the axis (Z), respectively located at the different second levels L2(k), with k varying from 1 to NC, along the longitudinal axis of symmetry (Z) and associated with fourth internal radius(es) r4(k), with k varying from 1 to NC.
  20. A rotary device for guiding RF waves comprising:
    - a first part;
    - a second part rotating relative to the first part; and
    - an RF rotary joint as claimed in any of claims 1 to 19, intended to connect the first and second parts of said rotary device and to transmit electromagnetic signals between these two parts.
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