EP3824511A1 - Composant radiofréquence comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde muni de stries - Google Patents

Composant radiofréquence comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde muni de stries

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Publication number
EP3824511A1
EP3824511A1 EP20716218.1A EP20716218A EP3824511A1 EP 3824511 A1 EP3824511 A1 EP 3824511A1 EP 20716218 A EP20716218 A EP 20716218A EP 3824511 A1 EP3824511 A1 EP 3824511A1
Authority
EP
European Patent Office
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ridges
downstream
component according
opening
upstream
Prior art date
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Pending
Application number
EP20716218.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Esteban Menargues Gomez
Tomislav Debogovic
Santiago Capdevila Cascante
Emile De Rijk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swissto12 SA
Original Assignee
Swissto12 SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Swissto12 SA filed Critical Swissto12 SA
Publication of EP3824511A1 publication Critical patent/EP3824511A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/025—Multimode horn antennas; Horns using higher mode of propagation
    • H01Q13/0258—Orthomode horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/165—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/165—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation
    • H01P1/17—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation
    • H01P1/173—Auxiliary devices for rotating the plane of polarisation for producing a continuously rotating polarisation, e.g. circular polarisation using a conductive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/28—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave comprising elements constituting electric discontinuities and spaced in direction of wave propagation, e.g. dielectric elements or conductive elements forming artificial dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H01Q15/242—Polarisation converters
    • H01Q15/244—Polarisation converters converting a linear polarised wave into a circular polarised wave
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Definitions

  • Radio frequency component comprising several waveguide devices provided with ridges
  • the present invention relates to a radio frequency component comprising several waveguide devices provided with striations.
  • Passive radiofrequency waveguide devices are already known in the prior art which make it possible to propagate and manipulate radiofrequency signals without using active electronic components. Passive waveguides can be divided into three categories
  • Waveguides Devices based on guiding waves inside hollow metal channels, commonly called waveguides.
  • the present invention relates in particular to components provided with devices according to the first category above.
  • devices include waveguides as such, filters, polarizers, antennas, mode converters, etc. They can be used for signal routing, frequency filtering, separation or recombination of signals, transmission or reception of signals in or from free space, etc.
  • the device can for example consist of a compact antenna, a polarizer, a waveguide, or a set of such elements connected in series.
  • Antennas are elements which are used to emit electromagnetic signals in free space, or to receive such signals.
  • Simple antennas, such as dipoles, have limited performance in terms of gain and directivity.
  • Parabolic antennas allow higher directivity, but are bulky and heavy, which makes their use unsuitable in applications such as satellites for example, where weight and volume must be reduced.
  • DRA direct radiation antennas generally combine several phase-shifted radiating elements (elementary antennas) in order to improve gain and directivity.
  • the signals received on the various radiating elements, or emitted by these elements, are amplified with variable gains and out of phase with each other in order to control the shape of the reception and transmission lobes of the network.
  • the different radiating elements are each connected to a waveguide which transmits the signal received in the direction of the radiofrequency electronic modules, respectively which supplies this radiant element with a radiofrequency signal to be transmitted.
  • the signals transmitted or received by each radiant element can also be separated according to their polarization by means of a polarizer.
  • Such an arrangement with several waveguide devices is also for example used in controlled antennas.
  • Such striations make it possible, for example, to adapt the impedance of the devices to that of the other devices of the component, to manufacture more compact and therefore lighter devices with equivalent performance, to control the modes of transmission of electromagnetic signals in the striated device, and for example to avoid the transmission of undesirable modes or generating significant interference with adjacent devices.
  • the arrangement of the stripes desired downstream of the device is however not always desired upstream, and vice versa.
  • WO2015 / 134772 discloses in particular a sub-network of a radiofrequency component comprising several waveguide devices.
  • This sub-array can include sixteen waveguide devices, which include sixteen septum polarizers, split waveguide ports, and radiating elements.
  • the sixteen waveguide devices in the subnetwork are arranged in four rows.
  • the septum polarizer of the first and third row waveguides has a first and same orientation while the septum polarizer of the third and fourth row waveguides has the same orientation but rotated 180 degrees. ° relative to the first orientation.
  • septum polarizers are combined by a series of combiners in a common entry.
  • the rotation of the septum polarizers makes it possible to have ports of the same polarization adjacent, so as to simplify the combiners.
  • a major disadvantage of WO2015 / 134772 lies in the fact that the single-mode bandwidth is limited.
  • An object of the present invention is to provide a radiofrequency component, for example a passive radiofrequency component intended to form the passive part of an antenna array or of a direct radiation array DRA, which offers more freedom to the designer in order to reduce the performance limitations of known radio frequency components.
  • a radiofrequency component for example a passive radiofrequency component intended to form the passive part of an antenna array or of a direct radiation array DRA, which offers more freedom to the designer in order to reduce the performance limitations of known radio frequency components.
  • Another object of the present invention is to provide a radio frequency component with a higher bandwidth. Another object of the present invention is to provide a compact radiofrequency component.
  • Another object of the present invention is to provide a radiofrequency component which makes it possible to discriminate more easily between the fundamental transmission mode and the first higher-order mode.
  • a radiofrequency component comprising several waveguide devices, for example antennas or polarizers, arranged in an array and intended to transmit and / or receive electromagnetic signals , the radiofrequency component comprising several ridges, each waveguide device comprising:
  • each waveguide device has no more and no less than three ridges.
  • the use of three ridges in the downstream openings makes it possible to significantly increase the single-mode bandwidth of each waveguide device.
  • the arrangement of the ridges in the openings upstream of the radio frequency component is different from the arrangement of the ridges in the openings downstream of the radio frequency component.
  • the possibility of providing different ridges upstream and downstream allows to offer additional freedom during the design of the component, for example to modify the polarization and / or the phase shift of the signal inside a device. , or between different devices of the same component.
  • the component may be a polarizer provided with a septum, for example a septum of variable height forming stepped steps.
  • the septum allows for example to create a circular polarization. Septa can also be used to combine two orthogonal polarizations.
  • the arrangement of the ridges in the downstream openings of the different devices can be different.
  • the devices include antennas
  • the arrangement of the striations upstream can be provided so as to facilitate coupling with the active electronic circuits.
  • the arrangement of the streaks downstream can be different between the different antennas, so as to reduce the mutual coupling between signals transmitted or received by the different antennas.
  • the number of ridges upstream of at least one device may be different from the number of ridges of the downstream opening of this device.
  • the component can include one or more waveguides that are streaked downstream but not upstream.
  • the angular space between the different ridges of the upstream opening of a device may be different from the angular space between the ridges of the downstream opening of this device.
  • the component may include one or more waveguides whose upstream ridges are spaced apart by an angle a and whose downstream ridges are spaced apart by an angle b other than a.
  • the component can comprise one or more devices provided with a curved ridge.
  • a curved stripe makes it possible for example to rearrange the position of the stripes so as to position the stripes in a different manner between upstream and downstream.
  • At least one of the curved ridges may have two curved walls but nevertheless parallel to each other.
  • the height of at least one of the ridges can be constant.
  • the height of at least one of the ridges can be variable.
  • the height of at least one of the ridges of at least one said device can vary progressively over at least a portion of the length of this groove.
  • At least one of the curved ridges may open into said downstream opening and into said upstream opening in radial planes.
  • the radial position of the groove or ridges of the upstream opening of at least one said device may be different from the radial position of the three ridges of the downstream opening of this device.
  • the external section of at least one said device can be identical upstream and downstream.
  • each device has a single upstream opening and a single downstream opening.
  • the radiofrequency component comprises a plurality of said devices, the upstream openings of the different devices being in a plane, the downstream openings of the different devices being in a second plane parallel to the foreground.
  • the radiofrequency component comprises a plurality of said devices, each device comprising a waveguide and an antenna with an opening linked to this waveguide and intended to transmit and / or receive electromagnetic signals,
  • each antenna defining a said downstream opening, each antenna comprising at least one internal wall provided with three ridges at the level of the downstream opening,
  • This phase shift makes it possible for example to control interference between signals transmitted or received by adjacent antennas.
  • the invention also relates to a radiofrequency component comprising an array of antennas, each antenna being at least partially surrounded by a rim in order to minimize the mutual coupling between antennas.
  • the invention also relates to a radiofrequency component comprising an antenna array, said antennas gradually widening towards the downstream direction, forming several steps. This improves network performance in terms of return losses and bandwidth.
  • the invention also relates to a radiofrequency component comprising a striated antenna array, the height of said striations gradually reducing towards the downstream direction forming several steps. This improves network performance in terms of return losses and bandwidth.
  • Figure 1 schematically illustrates the downstream face of a component comprising an antenna array with different orientations.
  • Figure 2 illustrates a component provided with an array of circular aperture antennas, each antenna being striated.
  • Figure 3 illustrates a component provided with an array of antennas with square aperture, each antenna being striated.
  • Figure 4 illustrates a section of a guide device according to one aspect of the invention, with a square or rectangular section, and forming two waveguides striated upstream converging into a single waveguide with four ridges downstream .
  • Figure 5 illustrates a section of a guide device according to one aspect of the invention, with an octagonal section, and forming two waveguides striated upstream converging into a single waveguide with four ridges downstream.
  • FIG. 6 illustrates a section of a guide device according to one aspect of the invention, with a circular section, and forming two waveguides striated upstream converging into a single waveguide with four ridges downstream.
  • Figure 7 illustrates a section of a guide device according to one aspect of the invention, with a square or rectangular section, and forming two waveguides striated upstream converging into a single waveguide with three ridges downstream .
  • Figure 8 illustrates a section of a guide device according to one aspect of the invention, with a hexagonal section, and forming two waveguides striated upstream converging into a single waveguide with three ridges downstream.
  • FIG. 9 illustrates a section of a guide device according to one aspect of the invention, with an octagonal section, and forming two waveguides striated upstream converging into a single waveguide with three ridges downstream.
  • Figures 10 to 12 illustrate different views of a waveguide device comprising a rearrangement of the ridges and a different number of ridges upstream and downstream, the ridges disappearing
  • Figures 13 to 15 illustrate different views of a waveguide device comprising a rearrangement of the ridges and a different number of ridges upstream and downstream, the ridges being curved.
  • Figure 16 illustrates an example of a component according to the invention, with radiating elements more spaced apart than the input ports
  • Figure 17 illustrates an example of a component according to the invention, with radiating elements less spaced apart than the input ports
  • Figure 18a illustrates the evolution of the cutoff frequency of the fundamental mode and that of the first higher-order mode in a cylindrical waveguide without streak, respectively provided with 3 streaks, as a function of the height of the streak. .
  • Figure 18b illustrates the relative single-mode bandwidth (defined as the ratio between the cutoff frequency of the fundamental mode and that of the first higher-order mode) in a cylindrical waveguide without streak, respectively provided with 3 streaks, depending on the height of the streak.
  • FIG. 19a illustrates the evolution of the cut-off frequency of the fundamental mode and that of the first higher-order mode in a cylindrical guide without ridges, respectively provided with 4 ridges, as a function of the height of the ridges.
  • Figure 19b illustrates the relative single-mode bandwidth (defined as the ratio between the cutoff frequency of the fundamental mode and that of the first higher-order mode) in a cylindrical guide without streak, respectively provided with 4 ribs, as a function of the height of the streak.
  • FIG. 16 illustrates an example of component 1 comprising several waveguide devices 2.
  • component 1 is a passive radiofrequency module intended to form the passive part of a direct radiation network DRA.
  • the radiofrequency module 1 comprises a plurality of
  • each device comprising for example four layers from the top of the figure downwards.
  • the first layer at the top of the figure is constituted by a radiant element 30 (antennas) for transmitting electromagnetic signals in the ether, respectively for receiving the signals received.
  • This layer is downstream of the component.
  • the second layer comprises a waveguide 40.
  • the third layer is optional; it can also be integrated into the second layer.
  • the third layer comprises an element such as for example a polarizer or a section adapter.
  • the fourth layer at the bottom of the figure comprises a waveguide port 60.
  • Each port 60 constitutes an interface with an active element of the DRA such as an amplifier and / or a phase shifter, forming part of a beamforming network.
  • a port thus makes it possible to connect a waveguide to an electronic circuit, in order to inject a signal into the waveguides or in the opposite direction to receive the signals.
  • This module 1 is intended for use in a multibeam environment.
  • the radiating elements are preferably close to each other, as in FIG. 17 in particular, so that the pitch p1 between two adjacent radiating elements is smaller than the wavelength at the nominal frequency for which the module 1 is intended. to be used. The amplitude of the secondary transmission and reception lobes is thus reduced.
  • the pitch p1 between two adjacent radiating elements is greater than the pitch between two waveguide ports 60, which allows you to create a module with large antennas. It is also possible to use a module in which the pitch p1 between two adjacent radiating elements is equal to the pitch between two waveguide ports 60, or less than this pitch, as in FIG. 17, in order to
  • the different devices 2 form a network, for example a matrix.
  • the invention aims on the one hand to optimize each device 2 as such, and to optimize the component 1 by minimizing the disturbances between devices and / or by preventing the faults of the different devices from being added together.
  • Figure 1 schematically illustrates a component 1 seen from the downstream face, that is to say from the radiating elements (antennas) as waveguide devices 2.
  • This component can be used for example as passive part of a DRA antenna similar to that shown in figure 16.
  • the various devices 2 are arranged in a plane and form a matrix network or with positional phase shifts between lines as shown in this figure 1.
  • the distance between adjacent devices is preferably less than the nominal wavelength l of the signal to be transmitted.
  • the antenna devices shown in this example have a circular downstream opening. Their internal face 3 is provided with three ridges 23 spaced angularly by 120 ° and parallel to the direction of propagation of the signal.
  • the use of three ridges in a waveguide with a circular, square or rectangular section has the advantage of promoting the transmission of the fundamental transmission mode, by accentuating the frequency difference between the fundamental mode and the first higher-order mode.
  • FIG. 18a illustrates the evolution of the cutoff frequency of the fundamental mode and that of the first higher-order mode in a cylindrical waveguide without streak, respectively provided with 3 ribs, as a function of the height of the streaks.
  • the abscissa scale represents the normalized ridge height and the ordinate scale represents the normalized frequency.
  • the upper curve (dotted with solid squares) represents the frequency of the first upper mode as a function of the streak height h in a three-streak waveguide.
  • the solid line curve with solid squares represents the frequency of the fundamental mode as a function of the height of the stripe h.
  • the curve dotted with white circles represents the frequency of the first higher mode in a non-striated waveguide.
  • the solid line with white circles represents the mode frequency
  • the fundamental in a non-striated waveguide As can be seen, the frequency difference between the fundamental mode and the first higher mode is significantly greater in a cylindrical waveguide with three ridges than in a cylindrical waveguide not striated, which makes it possible to filter more easily. modes other than the fundamental mode.
  • Figure 18b illustrates the normalized bandwidth BW in single-mode mode as a function of the normalized ridge height, for a waveguide with three ridges (curve with solid squares) and for a waveguide without ridges (curve with white circles).
  • Figure 19a is comparable to Figure 18a, but illustrates the comparison between a cylindrical waveguide with four ridges (curves with black squares) and a cylindrical waveguide not striated (curves with white circles). As can be seen, the frequency difference between the fundamental mode (solid curve) and the first higher-order mode
  • FIG. 19b illustrates the normalized bandwidth BW in single-mode mode as a function of the normalized ridge height, for a waveguide with four ridges (curve with solid squares) and for a waveguide without ridges (curve with white circles).
  • the passband of a four-streak waveguide is only marginally better than that of a non-streak waveguide when the streak height is very low; for greater streak heights
  • the bandwidth is lower in single-mode mode than that of a non-striated cylindrical waveguide, and even significantly lower than that of a three-striped waveguide as illustrated in FIG. 18b.
  • Square, rectangular, hexagonal or octagonal section antennas can also be used.
  • the number of ridges may be different from three although three ridges is a preferred embodiment in view of the advantages described above. All of the antennas or waveguide devices described in the rest of this description can in particular be implemented in place of the antennas illustrated in this figure.
  • the different waveguide devices 2 are oriented differently, as seen with the position of the striations 23.
  • the angles of rotation between devices can be regular or more random as in this example. These rotations allow to add up the imperfections specific to each antenna which
  • FIGS 2 and 3 illustrate another component 1 comprising several antenna type waveguide devices 2, seen in perspective from the downstream side.
  • the antennas 2 of Figure 2 have circular downstream openings while those of Figure 3 have square openings.
  • sections can be envisaged, for example rectangular, hexagonal, octagonal, elliptical, semi-circular, semi-elliptical, etc. sections.
  • the antennas are arranged in an array in a single plane, with a triangle arrangement; other arrangements, for example matrix arrangements, can be envisaged.
  • One or more ribs form a rim 20 which at least partially surrounds each antenna. This rim reduces the mutual coupling between antennas 2, which makes it possible to improve the performance of the network.
  • the antennas 2 have an opening whose section gradually widens towards the downstream direction, forming one or more steps 21. These steps make it possible to reduce return losses and improve performance in terms of bandwidth.
  • the septum also forms the desired downstream polarization.
  • the antennas 2 are provided with at least one septum 26 in order to generate respectively to discriminate between two signals with linear or circular polarizations orthogonal to each other.
  • Each antenna can be provided with a plurality of septa to create one or two circular polarizations, or to combine two linear polarizations, which makes it possible for example to protect active antennas with linear polarizations. It is also also possible to provide antennas with several septa to create elliptical polarizations.
  • Each antenna can be provided with one or more ridges 23, the height of which is gradually reduced in the downstream direction, forming one or more steps. These steps help reduce return losses and improve bandwidth performance.
  • the antennas are provided with two ridges, two of which are curved, that is to say that they do not extend exclusively in radial planes.
  • Figures 4 to 6 illustrate sections of waveguide device respectively square, octagonal and circular. Other sections, including hexagonal, elliptical, semicircular oval, or semi-elliptical sections may be used.
  • These devices 2 can for example constitute polarizers and be used in isolation, or in a network in a component 1 of the DRA antenna type for example.
  • the devices of these figures comprising two inlets 24, for example two upstream inlets, separated by a vertical septum 26 in the figure and juxtaposed to the left and to the right of this septum at the rear of the figure.
  • a single outlet 25 is provided, for example an upstream outlet, at the front of the figure.
  • the internal face 3 of each of the two inlets is provided with a single rib 23.
  • the outlet 25 at the front of the figure is provided with three ribs 23 and a septum 26 spaced between them by 90 °.
  • the two inputs can individually extend into a rectangular section waveguide with a groove.
  • the output can be extended into a square section waveguide with four ridges, or be connected to a waveguide with this section.
  • the device 24 makes it possible to generate two signals which after their passage through the septum will have two distinct polarities, or conversely to join two signals corresponding to the two polarities received.
  • Figures 7 to 9 illustrate sections of waveguide device respectively square, hexagonal and circular. Other sections, including octagonal, elliptical, semicircular oval, or semi-elliptical sections may be used.
  • These devices can for example constitute polarizers and be used in isolation, or in a network in a component of DRA antenna type for example.
  • the devices of these figures comprising two inlets 24, for example two upstream inlets, separated by a vertical septum 26 in the figure and juxtaposed to the left and to the right of the device at the rear of the figure.
  • a single outlet 25 is provided, for example an upstream outlet, at the front of the figure.
  • Each of the two inlets is provided with a single rib 23.
  • the outlet 25 at the front of the figure can be connected to a waveguide with three ribs spaced between them by 90 °. Both entrances can
  • the device therefore constitutes a polarizer and makes it possible to join two signals of distinct polarity into a single signal combining the two polarities, or conversely to separate a signal into two signals of distinct polarity, and to be connected to striated waveguides.
  • FIGS. 10 to 12 illustrate three views of a portion of a waveguide device of circular section; again, the section could be different and any of the other sections described in this application can also be implemented with this embodiment.
  • the internal face 3 of the device is provided with a septum 26 in order to separate a signal into two polarizations, and with ridges 23, the height of which gradually decreases from the downstream end, until they completely disappear before the upstream end. Other striations 23 arise between the upstream end and the downstream end of the device, and see their height rise.
  • This configuration makes it possible to replace an arrangement of ridges at the upstream end, for example four ridges spaced at 90 °, by another arrangement of ridges at the downstream end, for example three ridges spaced 120 ° apart. It is thus possible to modify the number of ridges and / or their angular spacing between the two ends, in order to connect them to waveguides or to other devices with suitable configurations of ridges.
  • FIGS. 13 to 15 illustrate three views of a portion of a waveguide device of circular section; again, the section could be different and any of the other sections described in this application can also be implemented with this embodiment.
  • the internal face 3 of the device is provided with a septum 26 in order to separate a signal into two polarizations, and with curved ridges 23, that is to say with ridges which instead of extending in a radial direction as in most of the examples described above are curved.
  • This curved stripe has two walls which are not planar but nevertheless parallel to each other. It is also possible to provide a similar configuration but non-parallel strip faces.
  • the same groove can thus open into different axial positions upstream and downstream, which makes it possible to modify the phases of the grooves, and / or their relative phase shifts.
  • the devices 2 described individually in relation to Figures 4 to 15 can all be employed either individually or in connection with one or more waveguide devices connected upstream and / or downstream, and / or grouped together in a single component grouping together several devices of the same type, or of different type.
  • These devices of FIGS. 4 to 15 can for example be used as an antenna, polarizer or waveguide between the active part of a component grouping together several antennas, and the individual antennas of this component.
  • the features of these devices can be combined with each other; it is for example possible to provide devices provided with curved ridges and variable height.
  • a radiofrequency component can for example be designed by grouping together several devices according to one of FIGS.
  • these different devices can be oriented differently. In any case, the orientation of the ridges 23 on the downstream openings 25 may be different between the different devices 2 of such a component 1.

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Composant radiofréquence (1) comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde (2), par exemple antennes ou polariseurs, disposés en réseau et destinés à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques, le composant radiofréquence (1) comportant plusieurs stries (23),chaque dispositif à guide d'onde comportant :au moins une paroi interne (3); une ouverture amont (24) dans le sens de propagation desdits signaux en émission; une ouverture aval (25) dans ledit sens de propagation desdits signaux en émission, liée à ladite ouverture amont en sorte que lesdits signaux en émission soient transmis depuis ladite ouverture amont vers ladite ouverture aval; dans lequel l'arrangement des stries dans les ouvertures aval (25) de chaque dispositif à guide d'onde (2) comporte pas plus et pas moins que trois stries (23).

Description

Composant radiofréquence comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde muni de stries
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un composant radiofréquence comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde muni de stries.
Etat de la technique [0002] On connaît déjà dans l'art antérieur des dispositifs à guide d'onde radiofréquence passifs qui permettent de propager et de manipuler des signaux radiofréquence sans utiliser de composants électroniques actifs. Les guides d'onde passifs peuvent être répartis en trois catégories
distinctes : · Les dispositifs basés sur le guidage d'ondes à l'intérieur de canaux métalliques creux, couramment appelés guides d'ondes.
• Les dispositifs basés sur le guidage d'ondes à l'intérieur de substrats diélectriques.
• Les dispositifs basés sur le guidage d'ondes au moyen d'ondes de surface sur des substrats métalliques tels que des circuits imprimés PCB, des microstrips, etc.
[0003] La présente invention concerne en particulier des composants munis de dispositifs selon la première catégorie ci-dessus. Des exemples de tels dispositifs incluent des guides d'ondes en tant que tels, des filtres, des polariseurs, des antennes, des convertisseurs de mode, etc. Ils peuvent être utilisés pour le routage de signal, le filtrage fréquentiel, la séparation ou recombinaison de signaux, l'émission ou la réception de signaux dans ou depuis l'espace libre, etc.
[0004] Le dispositif peut par exemple être constitué par une antenne compacte, un polariseur, un guide d'onde, ou un ensemble de tels éléments connectés en série.
[0005] Les antennes sont des éléments qui servent à émettre des signaux électromagnétiques dans l'espace libre, ou à recevoir de tels signaux. Les antennes simples, telles que les dipôles, ont des performances limitées en terme de gain et de directivité. Les antennes paraboliques permettent une directivité plus élevée, mais sont encombrantes et lourdes, ce qui rend leur usage peu approprié dans des applications telles que les satellites par exemple, lorsque le poids et le volume doivent être réduits.
[0006] Afin d'améliorer ces paramètres, il est connu de regrouper plusieurs tels dispositifs à guide d'onde de manière à former un composant radiofréquence. Ainsi, les antennes à radiation directe DRA réunissent généralement plusieurs éléments radiants (antennes élémentaires) déphasées afin d'améliorer le gain et la directivité. Les signaux reçus sur les différents éléments radiants, ou émis par ces éléments, sont amplifiés avec des gains variables et déphasés entre eux afin de contrôler la forme des lobes de réception et d'émission du réseau. A haute fréquence, par exemple aux fréquences micro-ondes, les différents éléments radiants sont chacun connectés à un guide d'onde qui transmet le signal reçu en direction des modules électroniques radiofréquence, respectivement qui alimente cet élément radiant avec un signal radiofréquence à émettre. Les signaux transmis ou reçus par chaque élément radiant peuvent en outre être séparés selon leur polarisation au moyen d'un polariseur.
[0007] Un tel arrangement avec plusieurs dispositifs à guide d'onde est aussi est par exemple employé dans des antennes contrôlées
électroniquement, des antennes à réflecteur alimentées par une matrice, des antennes multifaisceaux fixes compactes, etc. [0008] Des tels composants formés de nombreux dispositifs de type antenne en matrice posent cependant des difficultés de réalisation particulières. Il est par exemple souhaitable d'éviter les perturbations entre les signaux émis ou reçus par des antennes adjacentes.
[0009] Il est aussi parfois souhaitable de réduire l'amplitude des lobes secondaires d'émission ou de réception (« grating lobes ») qui sont indésirables.
[0010] Il est aussi parfois souhaitable d'améliorer les performances d'un réseau d'antenne en terme de cross-polarisation, de gain, de pertes de retour et/ou d'isolation.
[0011] Les paramètres à la disposition du concepteur d'un tel composant afin d'éviter ces perturbations entre antennes et ces lobes secondaires sont peu nombreux. Il est par exemple parfois fait appel à des antennes adjacentes rapprochées, avec une distance d entre antennes inférieure à la longueur d'onde l du signal à émettre ou à recevoir, ou même inférieure à l/2, ce qui permet de réduire les lobes secondaires. Un tel rapprochement impose cependant une miniaturisation de l'ensemble des parties du composant qui est difficile à réaliser.
[0012] On fait souvent aussi appel à des dispositifs à guide d'onde munis d'une ou plusieurs stries (en anglais « ridges ») sur leur surface interne ; on parle par exemple de « double ridged antennas », de « quadruple ridged antennas », etc pour désigner des antennes munies de deux stries
respectivement de quatre stries. De telles stries permettent par exemple d'adapter l'impédance des dispositifs à celle des autres dispositifs du composant, de fabriquer des dispositfs plus compacts et donc plus légers à performances équivalentes, de contrôler les modes de transmission des signaux électromagnétiques dans le dispositif strié, et par exemple d'éviter la transmission de modes indésirables ou générant des interférences importantes avec des dispositifs adjacents. [0013] L'arrangement des stries souhaité en aval du dispositif n'est cependant pas toujours souhaité en amont, et vice-versa.
[0014] WO2015/134772 divulgue notamment un sous-réseau d'un composant radiofréquence comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde. Ce sous-réseau peut comprendre seize dispositifs à guide d'onde, qui comprennent seize polariseurs à septum, des ports de guide d'ondes divisés et des éléments rayonnants. Les seize dispositifs à guide d'onde du sous- réseau sont disposés en quatre rangées. Le polariseur à septum des guides d'ondes de la première et de la troisième rangée a une première et même orientation tandis que le polariseur à septum des guides d'onde de la troisième et de la quatrième rangée ont la même orientation mais tournés de 180° par rapport à la première orientation.
[0015] Tous les polariseurs à septum sont combinés par une série de combinateurs dans une entrée commune. La rotation des polariseurs à septum permet d'avoir des ports de même polarisation adjacents, de sorte à simplifier les combinateurs.
[0016] Un désavantage majeur de WO2015/134772 réside dans le fait que la bande passante monomode est limitée.
Bref résumé de l'invention
[0017] Un but de la présente invention est de proposer un composant radiofréquence, par exemple un composant radiofréquence passif destiné à former la partie passive d'un réseau d'antennes ou d'un réseau à radiation directe DRA, qui offre plus de liberté au concepteur afin de réduire les limitations en performance des composants radiofréquence connus.
[0018] Un autre but de la présente invention est de proposer un composant radiofréquence avec une bande passante plus importante. [0019] Un autre but de la présente invention est de proposer un composant radiofréquence compact.
[0020] Un autre but de la présente invention est de proposer un composant radiofréquence qui permette de discriminer plus facilement entre le mode de transmission fondamental et le premier mode d'ordre supérieur.
[0021] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un composant radiofréquence comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde, par exemple antennes ou polariseurs, disposés en réseau et destinés à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques, le composant radiofréquence comportant plusieurs stries, chaque dispositif à guide d'onde comportant :
au moins une paroi interne ;
une ouverture amont dans le sens de propagation desdits signaux en émission ;
une ouverture aval dans ledit sens de propagation desdits signaux en émission, liée à ladite ouverture amont en sorte que lesdits signaux en émission soient transmis depuis ladite ouverture amont vers ladite ouverture aval, et/ou vice-versa en réception ; et dans lequel l'arrangement des stries dans les ouverture aval de chaque dispositif à guide d'onde comporte pas plus et pas moins que trois stries.
[0022] L'utilisation de stries permet de favoriser la transmission d'un mode de transmission privilégié dans un dispositif compact.
[0023] De manière surprenante, l'utilisation de trois stries dans les ouvertures avals permet d'augmenter de manière significative la bande passante monomode de chaque dispositif à guide d'onde. [0024] Dans un mode de réalisation préférentiel, l'arrangement des stries dans les ouvertures en amont du composant radiofréquence est différent de l'arrangement des stries dans les ouvertures en aval du composant radiofréquence.
[0025] La possibilité de prévoir des stries différentes en amont et en aval permet d'offrir une liberté supplémentaire lors de la conception du composant, par exemple pour modifier la polarisation et/ou le déphasage du signal à l'intérieur d'un dispositif, ou entre différents dispositifs du même composant.
[0026] Le composant peut être un polariseur muni d'un septum, par exemple un septum de hauteur variable formant des marches en escalier.
[0027] Le septum permet par exemple de créer une polarisation circulaire. Des septums peuvent aussi être employés pour combiner deux polarisations orthogonales.
[0028] La disposition des stries différentes en avant et en aval permet de maintenir cette polarisation circulaire de manière stable et dans un guide d'onde compact.
[0029] L'arrangement des stries dans les ouvertures en aval des différents dispositifs peut être différent.
[0030] Par exemple, si les dispositifs comportent des antennes,
l'arrangement des stries en amont peut être prévu de manière à faciliter le couplage avec les circuits électroniques actifs.
[0031] L'arrangement des stries en aval peut être différent entre les différentes antennes, de manière à réduire le couplage mutuel entre signaux émis ou reçus par les différentes antennes. [0032] Le nombre de stries en amont d'au moins un dispositif peut être différent du nombre de stries de l'ouverture aval de ce dispositif. Par exemple, le composant peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes qui sont striés en aval mais pas en amont. [0033] L'espace angulaire entre les différentes stries de l'ouverture amont d'un dispositif peut être différent de l'espace angulaire entre les stries de l'ouverture aval de ce dispositif. Par exemple, le composant peut comprendre un ou plusieurs guides d'ondes dont les stries en amont sont espacées par un angle a et dont les stries en aval sont espacées par un angle b différent de a.
[0034] Le composant peut comprendre un ou plusieurs dispositifs munis d'une strie incurvée.
[0035] Une strie incurvée permet par exemple de réarranger la position des stries de manière à positionner les stries de manière différente entre l'amont et l'aval.
[0036] Au moins une des stries incurvées peut posséder deux parois incurvées mais néanmoins parallèles entre elles.
[0037] La hauteur d'au moins une des stries peut être constante.
[0038] La hauteur d'au moins une des stries peut être variable. La hauteur d'au moins une des stries d'au moins un dit dispositif peut varier progressivement sur au moins une portion de la longueur de cette strie.
[0039] Au moins une des stries incurvées peut déboucher dans ladite ouverture aval et dans ladite ouverture amont dans des plans radiaux. [0040] La position radiale de la ou des stries de l'ouverture amont d'au moins un dit dispositif peut être différente de la position radiale des trois stries de l'ouverture aval de ce dispositif.
[0041] La section externe d'au moins un dit dispositif peut être identique en amont et en aval.
[0042] Dans un mode de réalisation, chaque dispositif comporte une seule ouverture amont et une seule ouverture aval.
[0043] Le composant radiofréquence comporte une pluralité de dits dispositifs, les ouvertures amont des différents dispositifs étant dans un plan, les ouvertures aval des différents dispositifs étant dans un deuxième plan parallèle au premier plan.
[0044] Le composant radiofréquence comporte une pluralité de dits dispositifs, chaque dispositif comportant un guide d'onde et une antenne à une ouverture liée à ce guide d'onde et destinée à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques,
chaque antenne définissant une dite ouverture aval, chaque antenne comportant au moins une paroi interne munie de trois stries au niveau de l'ouverture aval,
l'orientation des trois stries entre antennes adjacentes étant déphasée.
[0045] Ce déphasage permet par exemple de contrôler les interférences entre signaux émis ou reçus par des antennes adjacentes.
[0046] Selon un aspect, l'invention a aussi pour objet un composant radiofréquence comportant un réseau d'antennes, chaque antenne étant au moins partiellement entourée par un rebord afin de minimiser le couplage mutuel entre antennes. [0047] Selon un aspect, l'invention a aussi pour objet un composant radiofréquence comportant un réseau d'antenne, lesdites antennes s'élargissant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches. Cela permet d'améliorer les performances du réseau en terme de pertes de retour et de bande passante.
[0048] Selon un aspect, l'invention a aussi pour objet un composant radiofréquence comportant un réseau d'antenne striées, la hauteur desdites stries se réduisant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches. Cela permet d'améliorer les performances du réseau en terme de pertes de retour et de bande passante.
Brève description des figures
[0049] Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :
• La figure 1 illustre schématiquement la face aval d'un composant comportant un réseau d'antennes avec des orientations différentes. · La figure 2 illustre un composant muni d'un réseau d'antennes à ouverture circulaires, chaque antenne étant striée.
• La figure 3 illustre un composant muni d'un réseau d'antennes à ouverture carrées, chaque antenne étant striée.
• La figure 4 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section carrée ou rectangulaire, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à quatre stries en aval. • La figure 5 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section octogonale, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à quatre stries en aval.
• La figure 6 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section circulaire, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à quatre stries en aval.
• La figure 7 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section carrée ou rectangulaire, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à trois stries en aval.
• La figure 8 illustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section hexagonale, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à trois stries en aval.
• La figure 9 ilustre une section d'un dispositif à guide selon un aspect de l'invention, à section octogonale, et formant deux guides d'onde strié en amont convergeant en un seul guide d'onde à trois stries en aval.
• Les figures 10 à 12 illustrent différentes vues d'un dispositif à guide d'onde comportant un réarrangement des stries et un nombre différent de stries en amont et en aval, les stries disparaissant
progressivement.
• Les figures 13 à 15 illustrent différentes vues d'un dispositif à guide d'onde comportant un réarrangement des stries et un nombre différent de stries en amont et en aval, les stries étant incurvées.
• La figure 16 illustre un exemple de composant selon l'invention, avec des éléments radiants plus espacés que les ports d'entrée ; • La figure 17 illustre un exemple de composant selon l'invention, avec des éléments radiants moins espacés que les ports d'entrée ;
• La figure 18a illustre l'évolution de la fréquence de coupure du mode fondamental et de celle du premier mode d'ordre supérieur dans un guide d'onde cylindrique sans strie, respectivement muni de 3 stries, en fonction de la hauteur de la strie.
• La figure 18b illustre la bande passante monomode relative (définie comme le rapport entre la fréquence de coupure du mode fondamental et de celle du premier mode d'ordre supérieur) dans un guide d'onde cylindrique sans strie, respectivement muni de 3 stries, en fonction de la hauteur de la strie.
• La figure 19a illustre l'évolution de la fréquence de coupure du mode fondamental et de celle du premier mode d'ordre supérieur dans un guide cylindrique sans strie, respectivement muni de 4 stries, en fonction de la hauteur de la strie.
• La figure 19b illustre la bande passante monomode relative (définie comme le rapport entre la fréquence de coupure du mode fondamental et de celle du premier mode d'ordre supérieur) dans un guide cylindrique sans strie, respectivement muni de 4 stries, en fonction de la hauteur de la strie.
Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention
[0050] La figure 16 illustre un exemple de composant 1 comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde 2. Dans cet exemple, le composant 1 est un module radiofréquence passif destiné à former la partie passive d'un réseau à radiation directe DRA. [0051] Le module radiofréquence 1 comporte une pluralité de
dispositifs, chaque dispositif comportant par exemple quatre couches depuis le haut de la figure vers le bas.
[0052] Parmi ces couches, la première couche en haut de la figure est constituée par un élément radiant 30 (antennes) pour émettre des signaux électromagnétiques dans l'éther, respectivement pour recevoir les signaux reçus. Cette couche est à l'aval du composant.
[0053] La deuxième couche comporte un guide d'onde 40.
[0054] La troisième couche est optionnelle ; elle peut aussi être intégrée à la deuxième couche. Lorsqu'elle est présente, la troisième couche comporte un élément tel que par exemple un polariseur ou un adapteur de section.
[0055] La quatrième couche en bas de la figure (en amont) comporte un port de guide d'ondes 60. Chaque port 60 constitue une interface avec un élément actif du DRA tel qu'un amplificateur et/ou un déphaseur, faisant partie d'un réseau de beamforming. Un port permet ainsi de connecter un guide d'onde à un circuit électronique, afin d'injecter un signal dans les guides d'onde ou en sens inverse de recevoir les signaux
électromagnétiques dans les guides d'onde.
[0056] Ce module 1 est destiné à être utilisé dans un environnement multifaisceau. Les éléments radiants sont de préférence rapprochés les uns des autres, comme sur la figure 17 notamment, en sorte que le pas p1 entre deux éléments radiants adjacents est plus petit que la longueur d'onde à la fréquence nominale à laquelle le module 1 est destiné à être utilisé. On réduit ainsi l'amplitude des lobes d'émission et de réception secondaires.
[0057] Sur la figure 16, le pas p1 entre deux éléments radiants adjacents est plus grand que le pas entre deux ports de guide d'ondes 60, ce qui permet de créer un module avec des antennes de grande dimension. Il est aussi possible d'utiliser un module dans lequel le pas p1 entre deux éléments radiants adjacents est égal au pas entre deux ports de guide d'ondes 60, ou inférieur à ce pas, comme sur la figure 17, afin de
rapprocher les éléments radiants les uns des autres sans devoir recourir à des éléments électroniques actifs miniaturisés sur les ports 60.
[0058] Les différents dispositifs 2 forment un réseau, par exemple une matrice.
[0059] L'invention vise d'une part à optimiser chaque dispositif 2 en tant que tel, et à optimiser le composant 1 en minimisant les perturbations entre dispositifs et/ou en évitant que les défauts des différents dispositifs ne s'additionnent.
[0060] La figure 1 illustre schématiquement un composant 1 vu depuis la face aval, c'est-à-dire depuis les éléments radiants (antennes) en tant que dispositifs à guide d'onde 2. Ce composant peut être utilisé par exemple comme partie passive d'une antenne DRA similaire à celle illustrée sur la figure 16.
[0061] Les différents dispositifs 2 sont disposés dans un plan et forment un réseau matriciel ou avec des déphasages de position entre lignes comme représenté sur cette figure 1. La distance entre dispositifs adjacents est de préférence inférieure à la longueur d'onde nominale l du signal à transmettre.
[0062] Les dispositifs d'antenne représentés sur cet exemple ont une ouverture aval circulaire. Leur face interne 3 est munie de trois stries 23 espacées angulairement de 120° et parallèles à la direction de propagation du signal. [0063] De manière inattendue, l'utilisation de trois stries dans un guide d'ondes à section circulaire, carrée ou rectangulaire a l'avantage de favoriser la transmission du mode de transmission fondamental, en accentuant la différence de fréquence entre le mode fondamental et le premier mode d'ordre supérieur.
[0064] La figure 18a illustre l'évolution de la fréquence de coupure du mode fondamental et de celle du premier mode d'ordre supérieur dans un guide d'onde cylindrique sans strie, respectivement muni de 3 stries, en fonction de la hauteur des stries. L'échelle en abscisse représente la hauteur de strie normalisée et l'échelle en ordonnée la fréquence normalisée. La courbe supérieure (traitillé avec des carrés pleins) représente la fréquence du premier mode supérieur en fonction de la hauteur de strie h dans un guide d'ondes à trois stries. La courbe en trait plein avec des carrés pleins représente la fréquence du mode fondamental en fonction de la hauteur de strie h. La courbe traitillée avec des ronds blancs représente la fréquence du premier mode supérieur dans un guide d'ondes non strié. La courbe en trait plein avec des ronds blancs représente la fréquence du mode
fondamental dans un guide d'ondes non strié. Comme on le voit, la différence de fréquence entre le mode fondamental et le premier mode supérieur est nettement plus importante dans un guide d'onde cylindrique à trois stries que dans un guide d'onde cylindrique non strié, ce qui permet de filtrer plus aisément les modes autres que le mode fondamental.
[0065] L'utilisation de guide d'ondes à trois stries permet aussi d'élargir la bande passante du signal en mode monomode. La figure 18b illustre la bande passante normalisée BW en mode monomode en fonction de la hauteur de strie normalisée, pour un guide d'onde à trois stries (courbe avec des carrés pleins) et pour un guide d'ondes sans strie (courbe avec des ronds blancs).
[0066] La figure 19a est comparable à la figure 18a, mais illustre la comparaison entre un guide d'ondes cylindrique à quatre stries (courbes avec des carrés noir) et un guide d'ondes cylindrique non strié (courbes avec des ronds blancs). Comme on le voit, l'écart de fréquence entre le mode fondamental (courbe pleine) et le premier mode d'ordre supérieur
(traiti I lés) est nettement moins important que dans un guide d'ondes à trois stries, surtout pour des grandes hauteurs de strie favorables aux larges banes passantes. Le filtrage du premier mode d'ordre supérieur est donc plus facile dans le cas d'un guide d'ondes à trois stries que dans un guide d'ondes non striés ou à quatre stries.
[0067] L'utilisation de guide d'ondes à quatre stries est également moins favorable que celle de guides d'onde à trois stries en termes de bande passante monomode. La figure 19b illustre la bande passante normalisée BW en mode monomode en fonction de la hauteur de strie normalisée, pour un guide d'onde à quatre stries (courbe avec des carrés pleins) et pour un guide d'ondes sans strie (courbe avec des ronds blancs). Comme on le voit, la bande passante d'un guide d'onde à quatre stries est seulement marginalement meilleure que celle d'un guide d'onde non strié lorsque la hauteur de strie est très faible ; pour des hauteurs de stries plus
importantes, la bande passante est plus faible en mode monomode que celle d'un guide d'onde cylindrique non strié, et même nettement plus faible que celle d'un guide d'onde à trois stries tels qu'illustré sur la figure 18b.
[0068] Des antennes à section carrée, rectangulaire, hexagonale ou octogonale peuvent aussi être utilisées. De même, le nombre de stries peut être différent de trois bien que trois stries est un mode d'exécution préférentielle au vu des avantages décrits précédemment. L'ensemble des antennes ou dispositifs à guide d'onde décrits dans le reste de cette description peuvent notamment être mis en oeuvre à la place des antennes illustrées sur cette figure.
[0069] Selon un aspect de l'invention, les différents dispositifs à guide d'onde 2 sont orientés différemment, comme on le voit avec la position des stries 23. Les angles de rotation entre dispositifs peuvent être réguliers ou davantage aléatoires comme sur cet exemple. Ces rotations permettent d'additionner les imperfections propres à chaque antenne qui se
compensent en s'additionnant, préférablement de manière destructive. On évite ainsi de multiplier les imperfections de chaque dispositif 2 s'ils étaient tous alignés de manière identique.
[0070] Les figures 2 et 3 illustrent un autre composant 1 comprenant plusieurs dispositifs à guide d'onde de type antenne 2, vus en perspective du côté aval. Les antennes 2 de la figure 2 ont des ouvertures aval 25 circulaires alors que celles de la figure 3 ont des ouvertures carrées.
D'autres sections peuvent être envisagées, par exemple des sections rectangulaires, hexagonales, octogonales, elliptiques, semi-circulaires, semi- elliptiques, etc. Les antennes sont disposées en réseau dans un seul plan, avec une disposition en triangle ; d'autres dispositions, par exemple des dispositions en matrice, peuvent être envisagées.
[0071] Une ou plusieurs nervures forment un rebord 20 qui entoure au moins partiellement chaque antenne. Ce rebord réduit le couplage mutuel entre antennes 2, ce qui permet d'améliorer la performance du réseau.
[0072] Les antennes 2 ont une ouverture dont la section s'élargit progressivement vers la direction aval, en formant une ou plusieurs marches 21. Ces marches permettent de réduire les pertes de retour et d'améliorer les performances en terme de bande passante. Le septum forme aussi la polarisation désirée en aval.
[0073] Les antennes 2 sont munies d'au moins un septum 26 afin de générer respectivement de discriminer entre deux signaux à polarisations linéaires ou circulaires orthogonales entre eux.
[0074] Chaque antenne peut être munie d'un plusieurs septums pour créer une ou deux polarisations circulaires, ou pour combiner deux polarisations linéaires, ce qui permet par exemple de protéger des antennes actives à polarisations linéaires. Il est en outre aussi possible de prévoir des antennes avec plusieurs septums pour créer des polarisations elliptiques. [0075] Chaque antenne peut être munie d'une ou plusieurs stries 23 dont la hauteur se réduit progressivement en direction aval, en formant une ou plusieurs marches. Ces marches contribuent à réduire les pertes de retour et d'améliorer les performances en terme de bande passante. [0076] Sur la figure 2, les antennes sont munies de deux stries dont deux sont incurvées, c'est-à-dire qu'elles ne s'étendent pas exclusivement dans des plans radiaux.
[0077] Les figures 4 à 6 illustrent des sections de dispositif à guide d'onde respectivement carrée, octogonale et circulaire. D'autres sections, y compris des sections hexagonales, elliptiques, ovales semi-circulaires ou semi-elliptiques peuvent être employées.
[0078] Ces dispositifs 2 peuvent constituer par exemple des polariseurs et être employés isolément, ou en réseau dans un composant 1 de type antenne DRA par exemple. [0079] Les dispositifs de ces figures comportant deux entrées 24, par exemple deux entrées en amont, séparées par un septum 26 vertical sur la figure et juxtaposées à gauche et à droite de ce septum à l'arrière de la figure. Une seule sortie 25 est prévue, par exemple une sortie amont, à l'avant de la figure. La face interne 3 de chacune des deux entrées est munie d'une seule strie 23. La sortie 25 à l'avant de la figure est munie de trois stries 23 et d'un septum 26 espacés entre eux de 90°. Les deux entrées peuvent individuellement se prolonger en un guide d'onde de section rectangulaire avec une strie. La sortie peut se prolonger en un guide d'onde de section carrée à quatre stries, ou être raccordée à un guide d'onde avec cette section. Le dispositif 24 permet de générer deux signaux qui après leur passage à travers le septum auront deux polarités distinctes, ou inversement de joindre deux signaux correspondant aux deux polarités reçues.. [0080] Les figures 7 à 9 illustrent des sections de dispositif à guide d'onde respectivement carrée, hexagonale et circulaire. D'autres sections, y compris des sections octogonales, elliptiques, ovales semi-circulaires ou semi-elliptiques peuvent être employées.
[0081] Ces dispositifs peuvent constituer par exemple des polariseurs et être employés isolément, ou en réseau dans un composant de type antenne DRA par exemple.
[0082] Les dispositifs de ces figures comportant deux entrées 24, par exemple deux entrées en amont, séparées par un septum 26 vertical sur la figure et juxtaposées à gauche et à droite du dispositif à l'arrière de la figure. Une seule sortie 25 est prévue, par exemple une sortie amont, à l'avant de la figure. Chacune des deux entrées est munie d'une seule strie 23. La sortie 25 à l'avant de la figure peut être raccordée à un guide d'onde à trois stries espacées entre elles de 90°. Les deux entrées peuvent
individuellement se prolonger en un guide d'onde de section rectangulaire à une strie, ou être raccordées à un guide d'onde avec cette section. Le dispositif constitue donc un polariseur et permet de joindre deux signaux de polarité distincte en un seul signal combinant les deux polarités, ou inversement de séparer un signal en deux signaux de polarité distincte, et de se raccorder à des guides d'onde striés.
[0083] Les figures 10 à 12 illustrent trois vues d'une portion de dispositif à guide d'onde de section circulaire ; à nouveau, la section pourrait être différente et n'importe laquelle des autres sections décrites dans cette demande peut aussi être mise en oeuvre avec ce mode de réalisation. La face interne 3 du dispositif est muni d'un septum 26 afin de séparer un signal en deux polarisations, et de stries 23 dont la hauteur se réduit progressivement depuis l'aval, jusqu'à disparaître complètement avant l'extrémité amont. D'autres stries 23 naissent entre l'extrémité amont et l'extrémité aval du dispositif, et voient leur hauteur monter
progressivement. Cette configuration permet de remplacer un arrangement de stries à l'extrémité amont, par exemple quatre stries espacées de 90°, par un autre arrangement de stries à l'extrémité aval, par exemple trois stries espacées de 120°. Il est ainsi possible de modifier le nombre de stries et/ou leur espacement angulaire entre les deux extrémités, afin de les relier à des guides d'onde ou à d'autres dispositifs avec des configurations de stries adaptées.
[0084] Les figures 13 à 15 illustrent trois vues d'une portion de dispositif à guide d'onde de section circulaire ; à nouveau, la section pourrait être différente et n'importe laquelle des autres sections décrites dans cette demande peut aussi être mise en oeuvre avec ce mode de réalisation. La face interne 3 du dispositif est munie d'un septum 26 afin de séparer un signal en deux polarisations, et de stries 23 incurvées, c'est-à-dire de stries qui au lieu de s'étendre dans une direction radiale comme dans la plupart des exemples décrits plus hauts, sont incurvées. Cette strie incurvée possède deux parois qui sont non planes mais néanmoins parallèles entre elles. Il est aussi possible de prévoir une configuration similaire mais des faces de strie non parallèles.
[0085] Une même strie peut ainsi déboucher dans des positions axiales différentes en amont et en aval, ce qui permet de modifier les phases des stries, et/ou leurs déphasages relatifs.
[0086] Les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être employés indépendamment ou en combinaison. Par exemple, les dispositifs 2 décrits individuellement en relation avec les figures 4 à 15 peuvent tous être employés soit individuellement, soit en connexion avec un ou plusieurs dispositifs à guide d'onde connectés en amont et/ou en aval, et/ou rassemblés dans un seul composant regroupant plusieurs dispositifs du même type, ou de type différent. Ces dispositifs des figures 4 à 15 peuvent par exemple être employés comme antenne, polariseur ou guide d'onde entre la partie active d'un composant regroupant plusieurs antennes, et les antennes individuelles de ce composant. En outre, les particularités de ces dispositifs peuvent être combinées entre elles ; il est par exemple possible de prévoir des dispositifs munis de stries incurvées et à hauteur variable. [0087] Un composant radiofréquence peut par exemple être conçu en regroupant plusieurs dispositifs selon l'une des figures 4 à 15, ou selon une combinaison entre ces dispositifs, de manière à transmettre des signaux entre les composants actifs et les éléments radiants. Comme illustré sur la figure 1, ces différents dispositifs peuvent être orientés différemment. En tous les cas, l'orientation des stries 23 sur les ouvertures aval 25 peut être différente entre les différents dispositifs 2 d'un tel composant 1.

Claims

Revendications
1. Composant radiofréquence (1) comportant plusieurs dispositifs à guide d'onde (2), par exemple antennes ou polariseurs, disposés en réseau et destinés à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques, le composant radiofréquence (1) comportant plusieurs stries (23), chaque dispositif à guide d'onde comportant :
au moins une paroi interne (3) ;
une ouverture amont (24) dans le sens de propagation desdits signaux en émission ;
une ouverture aval (25) dans ledit sens de propagation desdits signaux en émission, liée à ladite ouverture amont en sorte que lesdits signaux en émission soient transmis depuis ladite ouverture amont vers ladite ouverture aval ; caractérisé en ce que
l'arrangement des stries (23) dans les ouvertures avals (25) de chaque dispositif à guide d'onde (2) comporte pas plus et pas moins que trois stries (23).
2. Composant radiofréquence selon la revendication 1, dans lequel l'arrangement des stries (23) dans l'ouverture amont (24) d'au moins un dit dispositif (2) est différent de l'arrangement des stries (23) dans l'ouverture aval (25) du même dispositif.
3. Composant radiofréquence selon la revendication 2, dans lequel le composant est un polariseur muni d'un septum, par exemple un septum de hauteur variable formant des marches en escalier, permettant d'obtenir une polarisation circulaire.
4. Composant radiofréquence selon la revendication 1 à 3, dans lequel l'orientation des stries (23) dans les ouvertures aval (25) des différents dispositifs (1) est différent.
5. Composant radiofréquence selon la revendication 4, lesdits dispositifs (2) comportant des antennes, l'arrangement des stries (23) en aval permettant de réduire le couplage mutuel entre signaux émis ou reçus par les différentes antennes.
6. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'arrangement des stries (23) dans les ouvertures amont (24) des différents dispositifs (2) est différent.
7. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le nombre de stries de l'ouverture amont (24) d'au moins un dispositif (2) est différent du nombre de stries de l'ouverture aval (25) de ce dispositif.
8. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'espace angulaire entre les différentes stries (23) de l'ouverture amont (24) d'un dispositif (2) est différent de l'espace angulaire entre les stries de l'ouverture aval (25) de ce dispositif.
9. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel au moins une desdites stries (23) est incurvée.
10. Composant radiofréquence selon la revendication 8 ou 9, dans lequel au moins une des stries (23) possède deux parois parallèles entre elles, lesdites parois étant incurvées.
11. Composant radiofréquence selon la revendication 10, chaque strie (23) débouchant dans ladite ouverture aval (24) du dispositif (2) et dans ladite ouverture amont (25) du dispositif (2) dans un plan radial.
12. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la position radiale des stries (23) de l'ouverture amont (24) d'au moins un dit dispositif (2) est différente de la position radiale des trois stries de l'ouverture aval (25) de ce dispositif.
13. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 12, la section externe d'au moins un dit dispositif (2) étant identique en amont et en aval.
14. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel la hauteur d'au moins une des stries (23) d'au moins un dit dispositif varie sur au moins une portion de la longueur de cette strie.
15. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 13, chaque dispositif (2) comportant une seule ouverture amont (24) et une seule ouverture aval (25).
16. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 15, comportant une pluralité desdits dispositifs (2), les ouvertures amont (24) des différents dispositifs étant dans un plan, les ouvertures aval (25) des différents dispositifs étant dans un deuxième plan parallèle au premier plan.
17. Composant radiofréquence selon la revendication 16, chaque dispositif (2) comportant un guide d'onde et une antenne à une ouverture liée à ce guide d'onde et destinée à transmettre et/ou à recevoir des signaux électromagnétiques,
chaque antenne définissant une dite ouverture aval (25),
chaque antenne comportant au moins une paroi interne (3) munie de trois stries (23),
caractérisé en ce que l'orientation des stries entre antennes adjacentes est déphasée.
18. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 16 ou 17, chaque dite ouverture aval (25) étant au moins partiellement entourée par un rebord (20) afin de minimiser le couplage mutuel entre antennes.
19. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 16 à 18, chaque ouverture aval (25) s'élargissant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches (21).
20. Composant radiofréquence selon l'une des revendications 16 à 19, chaque ouverture aval (25) étant striée, la hauteur desdites stries se réduisant progressivement vers la direction aval en formant plusieurs marches.
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