EP4142044A1 - Guide d'onde(s) comprenant une pièce de fond mobile, système de guidage d' onde(s), procédé de régulation d'une phase d'onde(s) guidée(s), et programme d'ordinateur associés - Google Patents

Guide d'onde(s) comprenant une pièce de fond mobile, système de guidage d' onde(s), procédé de régulation d'une phase d'onde(s) guidée(s), et programme d'ordinateur associés Download PDF

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EP4142044A1
EP4142044A1 EP22192928.4A EP22192928A EP4142044A1 EP 4142044 A1 EP4142044 A1 EP 4142044A1 EP 22192928 A EP22192928 A EP 22192928A EP 4142044 A1 EP4142044 A1 EP 4142044A1
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EP
European Patent Office
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electromagnetic wave
guide
row
ceiling
side faces
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EP22192928.4A
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EP4142044B1 (fr
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Bertrand BOIN
Eric Privat
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Thales SA
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Thales SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic waveguide(s) comprising two side faces facing each other, a ceiling joining the two side faces, and a bottom part arranged between the two side faces.
  • the two side faces, the ceiling and the bottom piece are each made of a conductive material, and form a conduit configured to guide at least one electromagnetic wave.
  • the present invention also relates to an electromagnetic wave(s) guiding system comprising such an electromagnetic wave(s) guide and an apparatus for moving the bottom piece.
  • the present invention also relates to a method for regulating a phase of electromagnetic wave(s) guided by such a guide.
  • the present invention also relates to a computer program comprising software instructions which, when executed by a computer, implement such a regulation method.
  • the invention relates to the field of guiding electromagnetic waves. More specifically, the invention relates to the field of guiding microwave frequencies.
  • Microwave wave means an electromagnetic wave having a frequency between 300 MHz and 300 GHz. In other words, microwaves have wavelengths in vacuum of between 1 mm and 1 m.
  • the invention relates in particular to the field of regulating a phase of a guided microwave.
  • the box forms a bottom face and a first side face of the guide, while the lid forms the ceiling, opposite the bottom face, and a second side face opposite the first side face.
  • the bottom face and the ceiling are formed by solid surfaces.
  • the first and second side faces are formed by a plurality of studs (from the English pins ), or bars, capable of confining the electromagnetic wave guided between the faces lateral.
  • a distance between the side faces is substantially twice as large as a distance between the bottom face and the ceiling.
  • the object of the invention is therefore to propose an electromagnetic waveguide(s), a guidance system, a regulation method, and an associated computer program, making it possible to vary the phase of the guided waves without significantly affecting the guide cutoff frequency.
  • the movement of the bottom part makes it possible to vary the phase of the guided wave without substantially affecting the cutoff frequency of the waveguide(s). ) electromagnetic(s).
  • the cutoff frequency of the guide is mainly linked to the distance between its two lateral faces. However, with the guide according to the invention, this distance is kept constant, contrary to the state of the art.
  • the invention further relates to a computer program comprising software instructions which, when implemented by a computer, implement such a regulation method.
  • the expression “substantially equal to” is understood to mean an equality of plus or minus ten percent, and preferably plus or minus five percent.
  • a system 1 for guiding electromagnetic wave(s) comprises an electromagnetic wave(s) guide 5 and an apparatus 10 for moving an element of the guide 5 which will be described below.
  • electromagnetic waveguide(s), waveguide(s), or guide are used as synonyms.
  • the guide 5 extends in a longitudinal direction L, advantageously over a length of between a few millimeters and several meters.
  • the guide 5 is configured to guide at least one electromagnetic wave along the longitudinal direction L.
  • the waveguide(s) 5 comprises a gutter 15, a bottom part 20, and input and output openings, not shown, respectively configured to receive and deliver the at least one guided electromagnetic wave.
  • the gutter 15 comprises two side faces 25 facing each other, and a ceiling 30 joining the two side faces 25.
  • the side faces 25 and the ceiling 30 extend in the longitudinal direction L.
  • the side faces 25 and the ceiling 30 are each made of a conductive material, such as copper, silver, or titanium.
  • the conductive material is a plastic material covered with a thin metallic layer.
  • the side faces 25 and the ceiling 30 extend over the entire length of the guide 5.
  • the side faces 25 also extend along a direction of movement D, over a few millimeters, or even a few centimeters.
  • the direction of movement D is perpendicular to the longitudinal direction L.
  • the side faces 25 are for example flat and parallel to each other.
  • the ceiling 30 extends between the side faces 25, in a transverse direction T over a distance of between a few millimeters and a few tens of centimeters, or even a distance of the order of one meter.
  • the transverse direction T is preferably perpendicular to the longitudinal direction L and to the direction of movement D.
  • the ceiling 30 joins the side faces 25, so as to form a right angle with each of the side faces 25.
  • an angle formed between each side face 25 and the ceiling 30 is substantially equal to 90°.
  • the ceiling 30 comprises one or more slots intended to emit part of the at least one guided wave.
  • the guide 5 then forms an antenna of the slot-array guide type.
  • the gutter 15 is for example formed in a single block comprising the side faces 25 and the ceiling 30. Alternatively, at least one of the side faces 25 is welded to the ceiling 30 to form the gutter 15.
  • the bottom part 20 is arranged between the two side faces 25.
  • the bottom part 20 then forms with the two side faces 25 and the ceiling 30, a duct 35 configured to guide the at least one electromagnetic wave in the longitudinal direction L .
  • the duct 35 is preferably of rectangular section. Indeed, the side faces 25 are parallel to each other and perpendicular to the ceiling 30, and the bottom piece 20 is movable relative to the side faces 25.
  • the bottom part 20 is also made of conductive material.
  • the bottom piece 20 advantageously comprises a core 50 and a first row 55 of bars 60 extending from the core 50; and even more advantageously a second row 65 of bars 60 extending from the core 50.
  • the bottom part 20 is movable between the two side faces 25 in the direction of movement D.
  • the distance between the bottom part 20 and the ceiling 30 is called hereinafter, height H of the duct 35.
  • the distance A between the two side faces 25 is hereinafter called width A of conduit 35.
  • Height H is measured in direction of movement D, and width A is measured in transverse direction T.
  • the movement of bottom piece 20 in direction of displacement D is ensured for example by the displacement device 10 which will be described below.
  • the width A of the conduit 35 is of the same order of magnitude as half the wavelength of the at least one guided wave.
  • FIG. 2 represents the guidance system 1 in first C 1 second C 2 configurations, respectively corresponding to extreme positions of the bottom part 20. More specifically, in the first configuration C 1 , the bottom part 20 is closest to the ceiling 30 so that the height H of the conduit 35 is minimal. In the second configuration C 2 , the bottom piece 20 is furthest from the ceiling 30 so that the height H of the duct 35 is maximum. In the first configuration C 1 , in the second configuration C 2 , as well as in all the positions of the bottom part 20 comprised between these two configurations C 1 , C 2 , the height H of the duct 35 is less than the width A of the conduit 35. In other words, the distance H between the bottom piece 20 and the ceiling 30 is less than the distance A between the two side faces 25.
  • the height H influences the phase of the at least one guided wave.
  • a displacement of the bottom part 20 has the effect of modifying the height H of the conduit 35 and therefore of modifying the phase of the at least one guided wave, without altering the cut-off frequency of the guide 5, which is linked to the width A of the duct 35. More specifically, if the bottom piece 20 is brought closer to the ceiling 30, the height H decreases and the phase of the at least one guided wave also decreases. On the contrary, if the bottom piece 20 is far from the ceiling 30, the height H increases and the phase of the at least one guided wave also increases.
  • the bottom piece 20 is substantially symmetrical with respect to a plane of symmetry SS perpendicular to the transverse direction T.
  • the guide 5 is preferably symmetrical with respect to the plane of symmetry SS.
  • the core 50 preferably extends along the longitudinal direction L and along the direction of displacement D.
  • the core 50 has for example the shape of a plate, parallel to each of the side faces 25.
  • the core 50 is at equal distance from each of the side faces 25.
  • the core 50 comprises an edge facing the ceiling 30 and parallel to said ceiling 30, also called the upper edge.
  • the first row 55 comprises bars 60 extending from the web 50 in the transverse direction T.
  • each bar 60 of the first row 55 is of rectangular section in a plane perpendicular to the transverse direction T and includes a face flush the upper edge of the core 50. Said faces form, with the upper edge of the core 50, a bottom face 70 of the bottom part 20.
  • the height H of the duct 35 is for example measured, in the duct 35 , between the bottom face 70 and the ceiling 30.
  • the second row 65 also comprises bars 60 extending from the core 50 in the transverse direction T.
  • Each bar 60 of the second row has for example a rectangular section of the plane perpendicular to the transverse direction T.
  • each bar 60 of the second row 65 is substantially aligned with a bar 60 of the first row 55 in the direction of movement D.
  • the first row 55 comprises a bar 60 respective, whose geometry is identical to said bar 60 of the second row 65.
  • each bar 60 of the first row 55 is a translation in the direction of movement D of a respective bar 60 of the second row 65.
  • the second row 65 comprises a respective bar 60, whose geometry is identical to said bar 60 of the first row 55.
  • each bar 60 of the second row 65 is a translation along the direction of movement D of a respective bar 60 of the first row 55.
  • first row 55 and the second row 65 are preferably symmetrical to each other, with respect to a plane, not shown, perpendicular to the direction of movement D.
  • Each bar 60 of the first 55 or of the second 65 row preferably extends on either side of the core 50.
  • each bar 60 advantageously extends over the same elongation distance E on either side. and the other side of the core 50.
  • the elongation distance E is preferably identical for each of the bars 60.
  • the core 50 extending, in the transverse direction T, over a short distance with respect to the distance d elongation E, those skilled in the art understand that the length of each bar 60, in the transverse direction T, is substantially equal to twice the elongation distance E.
  • the length of each bar 60 in the transverse direction T is slightly less than the width A of the duct 35.
  • the width A of the duct is substantially equal to twice the elongation distance E, while being greater than twice this elongation distance E.
  • the width A of the duct 35 being of the same order of magnitude as half the wavelength of the at least one guided electromagnetic wave, the person skilled in the art understands that the elongation distance E is of the same order of magnitude as the quarter wavelength of the at least a guided wave.
  • a clearance 75 is preferably formed between each bar 60 and each side face 25.
  • the clearance 75 then allows the bottom part 20 to move along the direction of movement D without friction with the side faces 25.
  • the clearance 75 therefore facilitates the movement of the bottom piece 20, and avoids alteration of the side faces 25 and the bars 60 by friction.
  • the bars 60 of the first 55 or of the second 65 rows are, for example, regularly spaced.
  • a guide 5, one face of which is formed by at least one row of bars 60, is known as a groove-gap waveguide .
  • An analysis of the effect of the dimensions of each bar 60, on the at least one guided wave, is carried out in the article “A Frequency-Dependent Equivalence Between Groove Gap Waveguide and Rectangular Waveguide” by Antonio Berenguer et al. This analysis therefore makes it possible to dimension each bar 60 and the spacing between each bar 60 according to the characteristics desired for the at least one guided wave.
  • the bottom piece 20 further comprises a third row of bars 60.
  • the second row 65 is then inserted between the first 55 and third rows.
  • Each bar 60 of the third row is identical to a respective bar 60 of the first row 55 or of the second row 65. More particularly, each bar 60 of the third row is aligned with a respective bar 60 of the first row 55 and a respective bar 60 of the second row 65, in the direction of movement D.
  • Each bar 60 of the third row extends for example transversely on either side of the core 50, over the elongation distance E.
  • the moving device 10 is configured to move the bottom part 20 along the direction of movement D.
  • the apparatus 10 comprises a motor 80, a mechanical connecting element 85, a sensor 90, and an electronic device 95 for regulating a phase of the at least one guided electromagnetic wave.
  • the motor 80 is configured to receive, from the regulating device 95, a command to move the bottom part 20. To this end, the motor 80 is configured to drive the mechanical connecting element 85 in order to allow the displacement of the bottom piece 20.
  • the motor 80 is for example a stepper motor, a piezoelectric motor or a coil motor.
  • the mechanical link element 85 is configured to be actuated by the motor 80, and to convert the rotation of the motor 80, into a translation of the bottom part 20 in the direction of movement D.
  • the link element mechanism 85 is for example a screw partially screwed into the core 50 of the bottom part 20.
  • the sensor 90 is configured to measure a quantity representative of the phase of the at least one guided electromagnetic wave.
  • the representative quantity, also called representative variable, of the phase of the at least one guided electromagnetic wave is for example directly the phase.
  • the sensor 90 is then advantageously placed at the output of the guide 5 and picks up at least part of the at least one guided wave to determine its phase.
  • the sensor 90 is for example positioned at the level of one of these slots and picks up the at least one wave emitted by the slot.
  • the quantity representative of the phase is the height H of the conduit 35.
  • the height H of the conduit is directly linked to the phase of the at least one guided electromagnetic wave.
  • a measurement of the height H makes it possible to deduce the phase of the at least one guided electromagnetic wave.
  • the electronic regulation device 95 comprises an acquisition module 100, a generation module 105, and a sending module 110.
  • the regulation device 95 comprises an information processing unit formed for example of a memory 115 and a processor 120 associated with the memory 115.
  • the acquisition module 100, the generation module 105, and the sending module 110 are each implemented in the form of software, or a software brick, and executable by the processor 120.
  • memory 115 of the regulation device 95 is then capable of storing software for acquiring the measurement representative of the phase of the at least one guided electromagnetic wave, software for controlling the movement of the bottom part 20, and a sending software, to the engine 80, of the generated command.
  • the processor 120 is then capable of executing each of the software programs among the acquisition software, the generation software, and the sending software.
  • the acquisition module 100, the generation module 105, and the sending module 110 are each made in the form of a programmable logic component, such as an FPGA (from English Field Programmable Gate Array ), or even an integrated circuit, such as an ASIC (from the English Application Specific Integrated Circuit ).
  • a programmable logic component such as an FPGA (from English Field Programmable Gate Array ), or even an integrated circuit, such as an ASIC (from the English Application Specific Integrated Circuit ).
  • the regulation device 95 When the regulation device 95 is produced in the form of one or more software, that is to say in the form of a computer program, it is also capable of being recorded on a medium, not shown, readable by a computer.
  • the computer-readable medium is, for example, a medium capable of storing software instructions and of being coupled to a bus of a computer system.
  • the readable medium is an optical disc, a magneto-optical disc, a ROM memory, a RAM memory, any type of volatile memory (for example EPROM, EEPROM, FLASH, NVRAM), a magnetic card or a optical card.
  • On the readable medium is then stored a computer program comprising software instructions.
  • the acquisition module 100 is configured to acquire, from the sensor 90, the measured representative quantity.
  • the acquisition module 100 comprises a man-machine interface and is configured to acquire, from a user, a phase setpoint of the at least one guided wave.
  • the phase setpoint is the phase of the at least one wave that the user wishes to obtain at the output of the guide 5.
  • the generation module 105 is configured to generate, from the acquired measurement, the command to move the bottom part 20.
  • the acquisition module 100 includes a man-machine interface (HMI)
  • the generation module 105 is configured to generate, from the representative quantity and the acquired setpoint, the command to move the bottom part 20, said command being intended to make the phase at the output of the guide close to the acquired setpoint, preferably substantially equal to the acquired setpoint.
  • HMI man-machine interface
  • the generation module 105 comprises for example a corrector of the proportional-integral type, or proportional-integral derivative, the parameters of which have been calculated beforehand, for example during a calibration of the regulation device 95.
  • the generation module 105 is configured to, if the acquisition module 100 comprises an MMI and if the representative quantity is the phase, subtract, from the acquired setpoint, the representative quantity, before application of the corrector.
  • the corrector is then configured to generate a movement command intended to cause the result of the subtraction to tend towards zero.
  • the generation module 105 is further configured to, if the representative quantity is the height H of the duct 35, convert said quantity into a phase, for example using a conversion table loaded into the generation module 105 during a calibration of the device 95.
  • the generation module 105 is then configured to perform the same actions as when the acquired quantity is the phase, but from the converted quantity instead of the acquired quantity.
  • the sending module 110 is configured to send the generated command to the engine 80.
  • the conversion table connecting the height H of the pipe 35 to the phase of the at least one guided wave, is loaded into the generation module 105.
  • the generation module 105 comprises a corrector
  • the parameters of the corrector are determined and loaded into the generation module 105.
  • the bottom part 20 is arranged between the two side faces 25, and its core 50 is connected to the motor 80 by the connecting element 85.
  • the at least one electromagnetic wave is injected into the conduit 35 at its input, and is guided in the duct 35 along the longitudinal direction L as far as the exit from the guide 5.
  • the sensor 90 acquires the measurement of the quantity representative of the phase of the at least one guided wave.
  • the quantity representative of the phase of the at least one guided wave is directly the phase of the at least one guided wave.
  • the acquisition module 100 acquires, from the sensor 90, the measurement of said representative quantity.
  • the acquisition module 100 comprises a man-machine interface
  • said module 100 also acquires, from the user, the phase setpoint of the at least a guided wave.
  • the generation module 105 During a generation step 150, the generation module 105 generates the command to move the bottom part 20, as a function of the acquired measurement. To this end, the generation module 105 optionally applies, to the acquired measurement, the corrector whose parameters were determined during the calibration of the regulation device 95.
  • the generation module applies the corrector not to the representative quantity, but to the result of the subtraction between the setpoint phase and the representative quantity.
  • the result obtained following the application of the corrector is the movement instruction.
  • the sending module 110 sends, to the motor 80, the movement command generated.
  • the motor 80 transmits, to the connecting element 85, a rotation.
  • the connecting element 85 then converts the rotation into a translation of the bottom part 20, along the direction of movement D. If the bottom part 20 is brought closer to the ceiling 30, along the direction of movement D, the height H decreases and the phase of the at least one guided wave also decreases. If the bottom piece 20 is moved away from the ceiling 30, in the direction of displacement D, the height H increases and the phase of the at least one guided wave also increases.
  • the method optionally returns to step 140, so that the regulation method corrects, at a given frequency, the position of the bottom part 20.
  • the correction of the position of the bottom part 20 then induces a regulation of the phase of the at least one wave guided in the conduit 35.
  • the generation module 105 applies the conversion table at the height H measured to determine the corresponding phase.
  • the generation module 105 then performs the same actions as those previously described for the generation step 150, but from the converted measurement instead of the acquired measurement.
  • the guide 5 further comprises a rib 180 made of conductive material. Rib 180 is also known as the ridge .
  • the rib 180 is integral with one of the bottom piece 20 and the ceiling 30 and projects into the duct 35.
  • the rib 180 extends in the longitudinal direction L, advantageously over the entire length of the guide 5.
  • the rib 180 optionally has a substantially rectangular section in a plane perpendicular to the longitudinal direction L.
  • the rib 180 is substantially equidistant from each side face 25.
  • the rib 180 is for example symmetrical with respect to the plane of symmetry S-S of the bottom piece 20.
  • the rib 180 is for example formed from a single block of material of constant section extending longitudinally over the entire length of the guide 5.
  • the rib 180 is formed from a plurality of successive ridges.
  • the edges are then aligned along the longitudinal direction L.
  • each edge comprises two end faces perpendicular to the longitudinal direction L, and the centers of the end faces of each of the edges are all on a straight line parallel to the direction longitudinal L.
  • a length of each edge, measured in the longitudinal direction L, is substantially between a few millimeters and a few tens of centimeters.
  • the extent of the rib 180 along the transverse direction T has a substantially weak influence on the at least one guided electromagnetic wave.
  • the extent of the rib 180 along the direction of displacement D strongly influences the at least one guided wave.
  • the rib 180 concentrates the at least one guided wave between said rib 180 and a face 185 opposite the rib 180.
  • the opposite face 185 is the face of the duct 35, facing the rib 180, in the direction of displacement D.
  • the opposite face 185 is formed by the ceiling 30.
  • the opposite face 185 is formed by the bottom face 70 .
  • the phase of the at least one guided wave depends on the distance between the rib 180 and the opposite face 185 rather than the distance between the bottom face 70 and the ceiling 30.
  • the representative quantity is measured, along the direction of displacement D, between the rib 180 and the opposite face 185.
  • the guide 5 comprises two ribs 180, secured respectively to the ceiling 30 and to the bottom part 20.
  • the phase of the at least one guided wave then depends mainly on the distance, in the direction of displacement D, between the two ribs 180.
  • the representative quantity is measured, in the direction of displacement D, between the two ribs 180.
  • the guide 5 also comprises a plate 190 made of dielectric material.
  • Plate 190 is, for example, made of plastic or glass.
  • the plate 190 is integral with one of the ceiling 30 and the bottom piece 20; and extends into the duct 35 between the side faces 25.
  • the plate 190 advantageously extends over the entire length of the guide 5 in the longitudinal direction L and over the entire width A of the duct 35 in the transverse direction T.
  • Plate 190 has the effect of modifying the average dielectric constant of conduit 35, leading to a modification of the wavelength of the at least one guided wave and therefore accentuating the phase shift of the at least one wave.
  • the plate 190 has the effect of avoiding a short circuit between the ceiling 30 and the bottom piece 20 when these last two elements are very close. The risk of short-circuit is all the greater if the guide 5 comprises at least one rib 180 since said rib 180 protrudes into the conduit 35, accentuating the risk of contact between the rib 180 and the opposite face 185.
  • the plate 190 is secured to the ceiling 30.
  • the plate 190 is secured to the bottom part 20, and is then attached to the bottom face 70.
  • the guide 5 comprises two plates 190 secured respectively to the ceiling 30 and the bottom piece 20.
  • the guide 5 comprises at least one rib 180 and at least one plate 190. If the rib 180 and the plate 190 are integral with the same face of the guide 5, the plate 190 extends further than the rib 180 in the direction of movement D. Thus, when the bottom part 20 is moved in the direction of movement D until the plate 190 is in contact with the opposite face in the conduit 35, the plate prevents a short circuit between the bottom face 70 and the ceiling 30.
  • the bottom part 20 movable in the direction of movement D makes it possible to modify the phase of the at least one guided wave without modifying the cut-off frequency. This is in particular due to the fact that the distance H between the bottom part 20 and the ceiling 30 is less than the distance A between the side faces 25.
  • the electronic regulation device 95 allows continuous regulation of the phase of a flux of guided electromagnetic waves. Indeed, between two waveguides, the electronic regulation device 95 makes it possible, via the movement control of the bottom part 20, to modify the phase without the guide 5 having to be dismantled.
  • the geometry of the first row 55, and possibly of the second row 65, makes it possible to avoid wave leakage in the direction of movement D while limiting the potential friction surfaces between the bottom part 20 and the side faces 25 Indeed, the bars 60 being spaced from each other, the potential contact surface with the side faces 25 is lower than if the bottom face 20 were formed of a solid metal plate.
  • the presence of the second row 65 improves the impermeability, to wave(s) leakage, of the bottom piece 20, in particular in comparison with a bottom piece 20 comprising only the first row 55 of bars 60.
  • the symmetry of the bottom part 20 ensures that the elongation E of the bars 60 on either side of the core 50 is of the same order of magnitude as a quarter of the wavelength of water. least one guided wave.
  • This elongation E is the recommended elongation for good impermeability of one side of the duct made up of 60 bars.

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  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) comprenant deux faces latérales (25) en regard l'une de l'autre et un plafond (30) joignant les deux faces latérales, les faces latérales et le plafond s'étendant selon une direction longitudinale (L).Le guide d'onde(s) électromagnétique(s) comprend en outre une pièce de fond (20) disposée entre les deux faces latérales. Les deux faces latérales, le plafond et la pièce de fond sont chacun en un matériau conducteur. Les deux faces latérales, le plafond et la pièce de fond forment un conduit (35) configuré pour guider au moins une onde électromagnétique selon la direction longitudinale.La pièce de fond est mobile entre les deux faces latérales selon une direction de déplacement (D) parallèle aux faces latérales et perpendiculaire à la direction longitudinale. La distance (H) entre la pièce de fond et le plafond est inférieure à la distance (A) entre les faces latérales.

Description

  • La présente invention concerne un guide d'onde(s) électromagnétique(s) comprenant deux faces latérales en regard l'une de l'autre, un plafond joignant les deux faces latérales, et une pièce de fond disposée entre les deux faces latérales. Les deux faces latérales, le plafond et la pièce de fond sont chacun en un matériau conducteur, et forment un conduit configuré pour guider au moins une onde électromagnétique.
  • La présente invention concerne également un système de guidage d'onde(s) électromagnétique(s) comprenant un tel guide d'onde(s) électromagnétique(s) et un appareil de déplacement de la pièce de fond.
  • La présente invention a également pour objet un procédé de régulation d'une phase d'onde(s) électromagnétique(s) guidée(s) par un tel guide.
  • La présente invention concerne également un programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un tel procédé de régulation.
  • L'invention concerne le domaine du guidage d'ondes électromagnétiques. Plus spécifiquement, l'invention concerne le domaine du guidage d'ondes hyperfréquences. On entend par onde hyperfréquence, une onde électromagnétique ayant une fréquence comprise entre 300 MHz et 300 GHz. Autrement dit, les ondes hyperfréquences ont des longueurs d'ondes dans le vide comprises entre 1 mm et 1 m. L'invention concerne notamment, le domaine de la régulation d'une phase d'une onde hyperfréquence guidée.
  • On connaît de l'article « Mechanical Reconfigurable Phase Shifter Based On Gap Waveguide Technology » de Hassan Abdollahy et al, un système de variation de phase pour un guide d'onde(s) électromagnétique(s). Plus spécifiquement, on connaît un guide d'onde(s) de section rectangulaire formé par une boîte et un couvercle. La boîte forme une face de fond et une première face latérale du guide, tandis que le couvercle forme le plafond, opposé à la face de fond, et une deuxième face latérale opposée à la première face latérale. La face de fond et le plafond sont formés par des surfaces pleines. Les première et deuxième faces latérales sont formées par une pluralité de plots (de l'anglais pins), ou barres, propres à confiner l'onde électromagnétique guidée entre les faces latérales. Une distance entre les faces latérales est sensiblement deux fois plus élevée qu'une distance entre la face de fond et le plafond.
  • Il est connu de l'article précité de rendre le couvercle mobile en translation selon une direction perpendiculaire aux faces latérales. Ainsi, la face latérale solidaire du couvercle est mobile en translation par rapport à la boîte permettant de réduire, ou d'accroître, la distance entre les deux faces latérales. Il est connu qu'une variation de cette distance permet de modifier la phase de l'onde guidée.
  • Cependant, une telle modification de section du conduit affecte également la fréquence de coupure du guide.
  • Le but de l'invention est donc de proposer un guide d'onde(s) électromagnétique(s), un système de guidage, un procédé de régulation, et un programme d'ordinateur associés, permettant de faire varier la phase de la ou des ondes guidées sans affecter sensiblement la fréquence de coupure du guide.
  • À cet effet, l'invention a pour objet un guide d'onde(s) électromagnétique(s) comprenant :
    • deux faces latérales en regard l'une de l'autre, un plafond joignant les deux faces latérales, les faces latérales et le plafond s'étendant selon une direction longitudinale, et
    • une pièce de fond disposée entre les deux faces latérales,
    • les deux faces latérales, le plafond et la pièce de fond étant chacun en un matériau conducteur,
    • les deux faces latérales, le plafond et la pièce de fond formant un conduit configuré pour guider au moins une onde électromagnétique selon la direction longitudinale,
    • la pièce de fond étant mobile entre les deux faces latérales selon une direction de déplacement parallèle aux faces latérales et perpendiculaire à la direction longitudinale, la distance entre la pièce de fond et le plafond étant inférieure à la distance entre les faces latérales.
  • Avec le guide d'onde(s) électromagnétique(s) selon l'invention, le déplacement de la pièce de fond permet de faire varier la phase de l'onde guidée sans affecter sensiblement la fréquence de coupure du guide d'onde(s) électromagnétique(s). En effet, la fréquence de coupure du guide est principalement liée à la distance entre ses deux faces latérales. Or, avec le guide selon l'invention, cette distance est maintenue constante, contrairement à l'état de la technique.
  • En complément facultatif, le guide d'onde(s) électromagnétique(s) comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
    • la pièce de fond comprend une âme s'étendant selon la direction longitudinale et selon la direction de déplacement, la pièce de fond comprenant en outre au moins une première rangée de barres s'étendant respectivement depuis l'âme, selon une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction de déplacement ;
    • la pièce de fond comprend au moins une autre rangée de barres s'étendant depuis l'âme selon la direction transversale, chaque barre de l'au moins une autre rangée étant sensiblement alignée avec une barre de la première rangée selon la direction de déplacement ;
      • la pièce de fond comprenant de préférence une deuxième rangée de barres s'étendant depuis l'âme selon la direction transversale, chaque barre de la deuxième rangée étant sensiblement alignée avec une barre de la première rangée selon la direction de déplacement ;
      • la pièce de fond comprenant de préférence encore une troisième rangée de barres s'étendant depuis l'âme selon la direction transversale, chaque barre de la troisième rangée étant sensiblement alignée avec une barre respective de la première rangée et avec une barre respective de la deuxième rangée selon la direction de déplacement ;
    • chaque barre s'étend de part et d'autre de l'âme selon la direction transversale,
      • chaque barre s'étendant avantageusement sur une même distance d'élongation de part et d'autre de l'âme,
      • la distance d'élongation étant de préférence identique pour chacune des barres ;
    • le guide d'onde(s) électromagnétique(s) comprend en outre une nervure en matériau conducteur, la nervure étant solidaire de l'un parmi le plafond et la pièce de fond, la nervure s'étendant selon la direction longitudinale et faisant saillie dans le conduit ;
    • le guide d'onde(s) électromagnétique(s) comprend en outre une plaque en matériau diélectrique, la plaque étant solidaire de l'un parmi le plafond et la pièce de fond, la plaque s'étendant dans le conduit entre les faces latérales,
      la plaque s'étendant de préférence sur sensiblement toute la distance entre les faces latérales ;
    • la pièce de fond est sensiblement symétrique par rapport à un plan de symétrie perpendiculaire à la direction transversale,
      • le plan de symétrie étant avantageusement à égale distance de chaque face latérale,
      • le guide d'onde(s) électromagnétique(s) étant de préférence en outre symétrique par rapport au plan de symétrie de la pièce de fond.
  • L'invention a également pour objet un système de guidage d'onde(s) électromagnétique(s) comprenant un tel guide d'onde(s) électromagnétique(s) et un appareil de déplacement de la pièce de fond, l'appareil de déplacement étant configuré pour déplacer la pièce de fond selon la direction de déplacement,
    • l'appareil de déplacement comprenant au moins un moteur, un élément de liaison mécanique entre le moteur et la pièce de fond, et un dispositif électronique de régulation d'une phase d'onde(s) électromagnétique(s) guidée(s),
    • le dispositif électronique de régulation étant apte à être connecté à un capteur configuré pour effectuer une mesure d'une grandeur représentative de la phase, le dispositif électronique de régulation comprenant :
      • un module d'acquisition configuré pour acquérir une mesure de la grandeur représentative,
      • un module de génération configuré pour générer à partir de la mesure acquise, une commande de déplacement de la pièce de fond, et
      • un module d'envoi configuré pour envoyer, au moteur, la commande générée.
  • L'invention a également pour objet un procédé de régulation d'onde(s) électromagnétique(s) guidée(s) par un tel système de guidage, le procédé étant mis en œuvre par le dispositif électronique de régulation et comprenant les étapes suivantes :
    • acquisition d'une mesure d'une grandeur représentative d'une phase d'onde(s) électromagnétique(s),
    • génération d'une commande de déplacement de la pièce de fond, à partir de la mesure acquise, et
    • envoi, à un moteur, de la commande générée.
  • L'invention a en outre pour objet un programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont implémentées par un ordinateur, mettent en œuvre un tel procédé de régulation.
  • Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non-limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • [Fig 1] la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un tronçon d'un guide d'onde(s) électromagnétique(s) selon l'invention ;
    • [Fig 2] la figure 2 comprend deux vues schématiques et en deux dimensions, d'un système de guidage, selon l'invention, dans deux configurations, le système de guidage comprenant le guide de la figure 1 ;
    • [Fig 3] la figure 3 est un organigramme d'un procédé, selon l'invention, de régulation d'une phase d'onde(s) électromagnétique(s) guidée(s) par le système de guidage de la figure 2 ;
    • [Fig 4] la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 2 comprenant un guide selon une variante de réalisation.
  • Dans la suite de la description, l'expression « sensiblement égal(e) à » s'entend par une égalité à plus ou moins dix pourcents, et préférentiellement à plus ou moins cinq pourcents.
  • Un système 1 de guidage d'onde(s) électromagnétique(s) comprend un guide d'onde(s) électromagnétique(s) 5 et un appareil 10 de déplacement d'un élément du guide 5 qui sera décrit ci-après.
  • Dans la suite de la description, les termes guide d'onde(s) électromagnétique(s), guide d'onde(s), ou guide sont utilisés en tant que synonymes.
  • Comme représenté partiellement sur la figure 1, le guide 5 s'étend selon une direction longitudinale L, avantageusement sur une longueur comprise entre quelques millimètres et plusieurs mètres. Le guide 5 est configuré pour guider au moins une onde électromagnétique selon la direction longitudinale L.
  • Le guide d'onde(s) 5 comprend une gouttière 15, une pièce de fond 20, et des ouvertures d'entrée et de sortie, non-représentées, respectivement configurées pour recevoir et délivrer l'au moins une onde électromagnétique guidée.
  • La gouttière 15 comprend deux faces latérales 25 en regard l'une de l'autre, et un plafond 30 joignant les deux faces latérales 25. Les faces latérales 25 et le plafond 30 s'étendent selon la direction longitudinale L.
  • Les faces latérales 25 et le plafond 30 sont chacun en un matériau conducteur, tel que le cuivre, l'argent, ou le titane. En variante, le matériau conducteur est un matériau plastique recouvert d'une fine couche métallique.
  • Les faces latérales 25 et le plafond 30 s'étendent sur toute la longueur du guide 5.
  • Les faces latérales 25 s'étendent en outre selon une direction de déplacement D, sur quelques millimètres, voire quelques centimètres. La direction de déplacement D est perpendiculaire à la direction longitudinale L. Les faces latérales 25 sont par exemple planes et parallèles entre elles.
  • Le plafond 30 s'étend entre les faces latérales 25, selon une direction transversale T sur une distance comprise entre quelques millimètres et quelques dizaines de centimètres, voire une distance de l'ordre du mètre. La direction transversale T est de préférence perpendiculaire à la direction longitudinale L et à la direction de déplacement D.
  • Le plafond 30 joint les faces latérales 25, de sorte à former un angle droit avec chacune des faces latérales 25. Autrement dit, un angle formé entre chaque face latérale 25 et le plafond 30 est sensiblement égal à 90°.
  • Selon un complément facultatif non représenté, le plafond 30 comprend une ou plusieurs fentes destinées à émettre une partie de l'au moins une onde guidée. Dans un tel exemple, le guide 5 forme alors une antenne du type guide à réseau de fentes (de l'anglais slot-array).
  • La gouttière 15 est par exemple formée en un seul bloc comprenant les faces latérales 25 et le plafond 30. Alternativement, au moins une des faces latérales 25 est soudée au plafond 30 pour former la gouttière 15.
  • La pièce de fond 20 est disposée entre les deux faces latérales 25. La pièce de fond 20 forme alors avec les deux faces latérales 25 et le plafond 30, un conduit 35 configuré pour guider l'au moins une onde électromagnétique selon la direction longitudinale L.
  • Le conduit 35 est préférentiellement de section rectangulaire. En effet, les faces latérales 25 sont parallèles entre elles et perpendiculaires au plafond 30, et la pièce de fond 20 est mobile par rapport aux faces latérales 25.
  • La pièce de fond 20 est également en matériau conducteur. La pièce de fond 20 comprend avantageusement une âme 50 et une première rangée 55 de barres 60 s'étendant depuis l'âme 50 ; et encore plus avantageusement une deuxième rangée 65 de barres 60 s'étendant depuis l'âme 50.
  • La pièce de fond 20 est mobile entre les deux faces latérales 25 selon la direction de déplacement D. La distance entre la pièce de fond 20 et le plafond 30 est appelée ci-après, hauteur H du conduit 35. La distance A entre les deux faces latérales 25 est appelée ci-après largeur A du conduit 35. La hauteur H est mesurée selon la direction de déplacement D, et la largeur A est mesurée selon la direction transversale T. Le déplacement de la pièce de fond 20 selon la direction de déplacement D est assuré par exemple par l'appareil de déplacement 10 qui sera décrit ci-après.
  • La largeur A du conduit 35 est du même ordre de grandeur que la moitié de la longueur d'onde de l'au moins une onde guidée.
  • La figure 2 représente le système de guidage 1 dans des première C1 deuxième C2 configurations, correspondant respectivement à des positions extrêmes de la pièce de fond 20. Plus spécifiquement, dans la première configuration C1, la pièce de fond 20 est au plus proche du plafond 30 de sorte que la hauteur H du conduit 35 est minimale. Dans la deuxième configuration C2, la pièce de fond 20 est au plus loin du plafond 30 de sorte que la hauteur H du conduit 35 est maximale. Dans la première configuration C1, dans la deuxième configuration C2, ainsi que dans toutes les positions de la pièce de fond 20 comprises entre ces deux configurations C1, C2, la hauteur H du conduit 35 est inférieure à la largeur A du conduit 35. Autrement dit, la distance H entre la pièce de fond 20 et le plafond 30 est inférieure à la distance A entre les deux faces latérales 25.
  • La hauteur H influe sur la phase de l'au moins une onde guidée. Ainsi, un déplacement de la pièce de fond 20 a pour effet de modifier la hauteur H du conduit 35 et donc de modifier la phase de l'au moins une onde guidée, sans altération de la fréquence de coupure du guide 5, qui est liée à la largeur A du conduit 35. Plus spécifiquement, si la pièce de fond 20 est rapprochée du plafond 30, la hauteur H diminue et la phase de l'au moins une onde guidée diminue également. Au contraire, si la pièce de fond 20 est éloignée du plafond 30, la hauteur H augmente et la phase de l'au moins une onde guidée augmente également.
  • En outre, en référence à la figure 2, la pièce de fond 20 est sensiblement symétrique par rapport à un plan de symétrie S-S perpendiculaire à la direction transversale T. Le guide 5 est de préférence symétrique par rapport au plan de symétrie S-S.
  • L'âme 50 s'étend de préférence selon la direction longitudinale L et selon la direction de déplacement D. L'âme 50 présente par exemple une forme de plaque, parallèle à chacune des faces latérales 25. Avantageusement, l'âme 50 est à égale distance de chacune des faces latérales 25. L'âme 50 comprend un bord en regard du plafond 30 et parallèle audit plafond 30, également appelé bord supérieur.
  • La première rangée 55 comprend des barres 60 s'étendant depuis l'âme 50 selon la direction transversale T. Optionnellement, chaque barre 60 de la première rangée 55 est de section rectangulaire dans un plan perpendiculaire à la direction transversale T et comprend une face affleurant le bord supérieur de l'âme 50. Lesdites faces forment, avec le bord supérieur de l'âme 50, une face de fond 70 de la pièce de fond 20. La hauteur H du conduit 35 est par exemple mesurée, dans le conduit 35, entre la face de fond 70 et le plafond 30.
  • La deuxième rangée 65 comprend également des barres 60 s'étendant depuis l'âme 50 selon la direction transversale T. Chaque barre 60 de la deuxième rangée présente par exemple une section rectangulaire de le plan perpendiculaire à la direction transversale T.
  • Optionnellement, chaque barre 60 de la deuxième rangée 65 est sensiblement alignée avec une barre 60 de la première rangée 55 selon la direction de déplacement D. Autrement dit, pour chaque barre 60 de la deuxième rangée 65, la première rangée 55 comprend une barre 60 respective, dont une géométrie est identique à ladite barre 60 de la deuxième rangée 65. Par exemple, chaque barre 60 de la première rangée 55 est une translatée selon la direction de déplacement D d'une barre 60 respective de la deuxième rangée 65. Inversement, pour chaque barre 60 de la première rangée 55, la deuxième rangée 65 comprend une barre 60 respective, dont une géométrie est identique à ladite barre 60 de la première rangée 55. Par exemple, chaque barre 60 de la deuxième rangée 65 est une translatée selon la direction de déplacement D d'une barre 60 respective de la première rangée 55.
  • Ainsi, la première rangée 55 et la deuxième rangée 65 sont de préférence symétriques l'une de l'autre, par rapport à un plan non-représenté, perpendiculaire à la direction de déplacement D.
  • Chaque barre 60 de la première 55 ou de la deuxième 65 rangée, s'étend préférentiellement de part et d'autre de l'âme 50. En outre, chaque barre 60 s'étend avantageusement sur une même distance d'élongation E de part et d'autre de l'âme 50. La distance d'élongation E est de préférence identique pour chacune des barres 60. L'âme 50 s'étendant, selon la direction transversale T, sur une distance faible par rapport à la distance d'élongation E, l'homme du métier comprend que la longueur de chaque barre 60, selon la direction transversale T, est sensiblement égale au double de la distance d'élongation E. En outre, la longueur de chaque barre 60 selon la direction transversale T est légèrement inférieure à la largeur A du conduit 35. L'homme du métier comprend alors que la largeur A du conduit est sensiblement égale au double de la distance d'élongation E, tout en étant supérieure au double de cette distance d'élongation E. Or, la largeur A du conduit 35 étant du même ordre de grandeur que la moitié de la longueur d'onde de l'au moins une onde électromagnétique guidée, l'homme du métier comprend que la distance d'élongation E est du même ordre de grandeur que le quart de longueur d'onde de l'au moins une onde guidée.
  • Un jeu 75 est de préférence formé entre chaque barre 60 et chaque face latérale 25. Le jeu 75 permet alors le déplacement de la pièce de fond 20 selon la direction de déplacement D sans friction avec les faces latérales 25. Le jeu 75 facilite donc le déplacement de la pièce de fond 20, et évite une altération des faces latérales 25 et des barres 60 par frottement.
  • Les barres 60 de la première 55 ou de la deuxième 65 rangées, sont par exemple régulièrement espacées. Un guide 5 dont une face est formée par au moins une rangée de barres 60 est connu sous le nom de guide à rainure et intervalle (de l'anglais groove-gap waveguide). Une analyse de l'effet des dimensions de chaque barre 60, sur l'au moins une onde guidée, est réalisée dans l'article « A Frequency-Dependent Equivalence Between Groove Gap Waveguide and Rectangular Waveguide » d'Antonion Berenguer et al. Cette analyse permet donc de dimensionner chaque barre 60 et l'espacement entre chaque barre 60 en fonction des caractéristiques désirées pour l'au moins une onde guidée.
  • En variante non représentée, la pièce de fond 20 comprend en outre, une troisième rangée de barres 60. La deuxième rangée 65 est alors intercalée entre les première 55 et troisième rangées. Chaque barre 60 de la troisième rangée est identique à une barre 60 respective de la première rangée 55 ou de la deuxième rangée 65. Plus particulièrement, chaque barre 60 de la troisième rangée est alignée avec une barre 60 respective de la première rangée 55 et une barre 60 respective de la deuxième rangée 65, selon la direction de déplacement D. Chaque barre 60 de la troisième rangée s'étend par exemple transversalement de part et d'autre de l'âme 50, sur la distance d'élongation E.
  • L'appareil de déplacement 10 est configuré pour déplacer la pièce de fond 20 selon la direction de déplacement D. En référence aux figures 2 et 3, l'appareil 10 comprend un moteur 80, un élément de liaison mécanique 85, un capteur 90, et un dispositif 95 électronique de régulation d'une phase de l'au moins une onde électromagnétique guidée.
  • Le moteur 80 est configuré pour recevoir, de la part du dispositif de régulation 95, une commande de déplacement de la pièce de fond 20. À cet effet, le moteur 80 est configuré pour entraîner l'élément de liaison mécanique 85 afin de permettre le déplacement de la pièce de fond 20.
  • Le moteur 80 est par exemple un moteur pas-à-pas, un moteur piézoélectrique ou un moteur à bobine (de l'anglais coil motor).
  • L'élément de liaison mécanique 85 est configuré pour être actionné par le moteur 80, et pour convertir la rotation du moteur 80, en une translation de la pièce de fond 20 selon la direction de déplacement D. Pour cela, l'élément de liaison mécanique 85 est par exemple une vis partiellement vissée dans l'âme 50 de la pièce de fond 20.
  • Le capteur 90 est configuré pour mesurer une grandeur représentative de la phase de l'au moins une onde électromagnétique guidée. La grandeur représentative, également appelée variable représentative, de la phase de l'au moins une onde électromagnétique guidée est par exemple directement la phase. Le capteur 90 est alors avantageusement placé en sortie du guide 5 et capte au moins une partie de l'au moins une onde guidée pour déterminer sa phase.
  • En variante, si le plafond 30 comprend les fentes non-représentées, le capteur 90 est par exemple positionné au niveau d'une de ces fentes et capte l'au moins une onde émise par la fente.
  • Alternativement, la grandeur représentative de la phase est la hauteur H du conduit 35. En effet, comme expliqué précédemment, la hauteur H du conduit est directement liée à la phase de l'au moins une onde électromagnétique guidée. Ainsi, par exemple suite à un calibrage, une mesure de la hauteur H permet de déduire la phase de l'au moins une onde électromagnétique guidée.
  • Le dispositif électronique de régulation 95 comprend un module d'acquisition 100, un module de génération 105, et un module d'envoi 110.
  • Dans l'exemple de la figure 2, le dispositif de régulation 95 comprend une unité de traitement d'informations formée par exemple d'une mémoire 115 et d'un processeur 120 associé à la mémoire 115.
  • Dans cet exemple, le module d'acquisition 100, le module de génération 105, et le module d'envoi 110, sont réalisés chacun sous forme d'un logiciel, ou d'une brique logicielle, et exécutables par le processeur 120. La mémoire 115 du dispositif de régulation 95 est alors apte à stocker un logiciel d'acquisition de la mesure représentative de la phase de l'au moins une onde électromagnétique guidée, un logiciel de la commande de déplacement de la pièce de fond 20, et un logiciel d'envoi, au moteur 80, de la commande générée. Le processeur 120 est alors apte à exécuter chacun des logiciels parmi le logiciel d'acquisition, le logiciel de génération, et le logiciel d'envoi.
  • En variante non-représentée, le module d'acquisition 100, le module de génération 105, et le module d'envoi 110, sont réalisés chacun sous forme d'un composant logique programmable, tel qu'un FPGA (de l'anglais Field Programmable Gate Array), ou encore d'un circuit intégré, tel qu'un ASIC (de l'anglais Application Specific Integrated Circuit).
  • Lorsque le dispositif de régulation 95 est réalisé sous forme d'un ou plusieurs logiciels, c'est-à-dire sous forme d'un programme d'ordinateur, il est en outre apte à être enregistré sur un support, non-représenté, lisible par un ordinateur. Le support lisible par ordinateur est par exemple, un médium apte à mémoriser les instructions logicielles et à être couplé à un bus d'un système informatique. À titre d'exemple, le support lisible est un disque optique, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, tout type de mémoire volatile (par exemple EPROM, EEPROM, FLASH, NVRAM), une carte magnétique ou une carte optique. Sur le support lisible est alors mémorisé un programme d'ordinateur comprenant des instructions logicielles.
  • Le module d'acquisition 100 est configuré pour acquérir, depuis le capteur 90, la grandeur représentative mesurée.
  • En complément facultatif, le module d'acquisition 100 comprend une interface homme-machine et est configuré pour acquérir, de la part d'un utilisateur, une consigne de phase de l'au moins une onde guidée. La consigne de phase est la phase de l'au moins une onde que l'utilisateur souhaite obtenir en sortie du guide 5.
  • Le module de génération 105 est configuré pour générer, à partir de la mesure acquise, la commande de déplacement de la pièce de fond 20. Lorsque le module d'acquisition 100 comprend une interface homme-machine (IHM), le module de génération 105 est configuré pour générer, à partir de la grandeur représentative et de la consigne acquise, la commande de déplacement de la pièce de fond 20, ladite commande étant destinée à rendre la phase en sortie du guide, proche de la consigne acquise, de préférence sensiblement égale à la consigne acquise.
  • À cet effet, le module de génération 105 comprend par exemple un correcteur du type proportionnel intégral, ou proportionnel intégral dérivé, dont les paramètres ont été calculés préalablement, par exemple lors d'un calibrage du dispositif de régulation 95.
  • En complément facultatif, le module de génération 105 est configuré pour, si le module d'acquisition 100 comprend une IHM et si la grandeur représentative est la phase, soustraire, à la consigne acquise, grandeur représentative, avant application du correcteur. Le correcteur est alors configuré pour générer une commande de déplacement destinée à faire tendre le résultat de la soustraction vers zéro.
  • Le module de génération 105 est en outre configuré pour, si la grandeur représentative est la hauteur H du conduit 35, convertir ladite grandeur en une phase, par exemple à l'aide d'une table de conversion chargée dans le module de génération 105 lors d'un calibrage du dispositif 95. Le module de génération 105 est alors configuré pour effectuer les mêmes actions que lorsque la grandeur acquise est la phase, mais à partir de la grandeur convertie au lieu de la grandeur acquise.
  • Le module d'envoi 110 est configuré pour envoyer, au moteur 80, la commande générée.
  • Le fonctionnement du système de guidage 1, et plus spécifiquement du dispositif de régulation 95 va maintenant être décrit, en référence à la figure 3, représentant un organigramme d'un procédé de régulation selon l'invention.
  • Avantageusement, lors d'un calibrage du dispositif de régulation, la table de conversion, reliant la hauteur H du conduit 35 à la phase de l'au moins une onde guidée, est chargée dans le module de génération 105. Dans le complément facultatif selon lequel le module de génération 105 comprend un correcteur, lors du calibrage, les paramètres du correcteur sont déterminés et chargés dans le module de génération 105.
  • Initialement, la pièce de fond 20 est disposée entre les deux faces latérales 25, et son âme 50 est reliée au moteur 80 par l'élément de liaison 85. L'au moins une onde électromagnétique est injectée dans le conduit 35 en son entrée, et est guidée dans le conduit 35 selon la direction longitudinale L jusqu'à la sortie du guide 5. Lors de la propagation de l'au moins une onde électromagnétique dans le conduit 35, le capteur 90 acquiert la mesure de la grandeur représentative de la phase de l'au moins une onde guidée. Dans le fonctionnement décrit ci-après, la grandeur représentative de la phase de l'au moins une onde guidée est directement la phase de l'au moins une onde guidée.
  • Lors d'une étape d'acquisition 140, le module d'acquisition 100 acquiert, depuis le capteur 90, la mesure de ladite grandeur représentative.
  • Optionnellement, lors de l'étape d'acquisition 140, si le module d'acquisition 100 comprend une interface homme-machine, ledit module 100 acquiert en outre, de la part de l'utilisateur, la consigne de phase de l'au moins une onde guidée.
  • Lors d'une étape de génération 150, le module de génération 105 génère la commande de déplacement de la pièce de fond 20, en fonction de la mesure acquise. A cet effet, le module de génération 105 applique optionnellement, à la mesure acquise, le correcteur dont les paramètres ont été déterminés durant le calibrage du dispositif de régulation 95.
  • En complément facultatif, si le module d'acquisition 100 a acquis, de la part de l'utilisateur, une consigne de phase, le module de génération applique le correcteur non pas à la grandeur représentative, mais au résultat de la soustraction entre la consigne de phase et la grandeur représentative.
  • Ainsi, le résultat obtenu suite à l'application du correcteur est la consigne de déplacement.
  • Lors d'une étape d'envoi 160, le module d'envoi 110 envoie, au moteur 80, la commande de déplacement générée.
  • Suite à la réception de la commande de déplacement, le moteur 80 transmet, à l'élément de liaison 85, une rotation. L'élément de liaison 85 convertit alors la rotation en une translation de la pièce de fond 20, selon la direction de déplacement D. Si la pièce de fond 20 est rapprochée du plafond 30, selon la direction de déplacement D, la hauteur H diminue et la phase de l'au moins une onde guidée diminue également. Si la pièce de fond 20 est éloignée du plafond 30, selon la direction de déplacement D, la hauteur H augmente et la phase de l'au moins une onde guidée augmente également.
  • A l'issue de l'étape d'envoi 160, le procédé retourne optionnellement à l'étape 140, de sorte à ce que le procédé de régulation corrige, à une fréquence donnée, la position de la pièce de fond 20. La correction de la position de la pièce de fond 20 induit alors une régulation de la phase de l'au moins une onde guidée dans le conduit 35.
  • Selon une variante de fonctionnement, si la grandeur représentative de la phase de l'au moins une onde guidée est la hauteur H du conduit 35, alors, lors de l'étape de génération 150, le module de génération 105 applique la table de conversion à la hauteur H mesurée pour déterminer la phase correspondante. Le module de génération 105 effectue, par suite, les mêmes actions que celles décrites précédemment pour l'étape de génération 150, mais à partir de la mesure convertie à la place de la mesure acquise.
  • Des variantes de réalisation vont maintenant être décrites en référence à la figure 4 illustrant une vue schématique en deux dimensions du système de guidage 1 selon une variante de réalisation.
  • Les variantes de réalisation seront ci-après uniquement décrites par leur(s) différence(s) avec l'exemple de réalisation décrit préalablement, en regard des figures 1 à 3.
  • Selon une première variante, le guide 5 comprend en outre une nervure 180 en matériau conducteur. La nervure 180 est également connue sous le nom de crête (de l'anglais ridge).
  • La nervure 180 est solidaire de l'un parmi la pièce de fond 20 et le plafond 30 et est, en saillie dans le conduit 35. La nervure 180 s'étend selon la direction longitudinale L, avantageusement sur toute la longueur du guide 5. La nervure 180 présente optionnellement une section sensiblement rectangulaire dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale L.
  • En complément facultatif, la nervure 180 est sensiblement à égale distance de chaque face latérale 25. Ainsi, la nervure 180 est par exemple symétrique par rapport au plan de symétrie S-S de la pièce de fond 20.
  • La nervure 180 est par exemple formée d'un seul bloc de matière de section constante s'étendant longitudinalement sur toute la longueur du guide 5.
  • Alternativement, la nervure 180 est formée d'une pluralité d'arêtes successives. Les arêtes sont alors alignées selon la direction longitudinale L. Autrement dit, chaque arête comprend deux faces d'extrémité perpendiculaires à la direction longitudinale L, et les centres des faces d'extrémité de chacune des arêtes sont tous sur une droite parallèle à la direction longitudinale L. Une longueur de chaque arête, mesurée selon la direction longitudinale L, est sensiblement comprise entre quelques millimètres et quelques dizaines de centimètres.
  • L'étendue de la nervure 180 selon la direction transversale T a une influence sensiblement faible sur l'au moins une onde électromagnétique guidée. A contrario, l'étendue de la nervure 180 selon la direction de déplacement D influence fortement l'au moins une onde guidée. En effet, la nervure 180 concentre l'au moins une onde guidée entre ladite nervure 180 et une face 185 opposée à la nervure 180. La face opposée 185 est la face du conduit 35, en regard de la nervure 180, selon la direction de déplacement D. Comme représenté sur la figure 4, lorsque la nervure 180 est solidaire de la pièce de fond 20, la face opposée 185 est formée par le plafond 30. Au contraire, lorsque la nervure 180 est solidaire du plafond 30, la face opposée 185 est formée par la face de fond 70.
  • Ainsi, lorsque le guide 5 comprend la nervure 180, la phase de l'au moins une onde guidée dépend de la distance entre la nervure 180 et la face opposée 185 plutôt que de la distance entre la face de fond 70 et le plafond 30. Ainsi, si la grandeur représentative de la phase de l'au moins une onde guidée est une distance, la grandeur représentative est mesurée, selon la direction de déplacement D, entre la nervure 180 et la face opposée 185.
  • En complément facultatif, le guide 5 comprend deux nervures 180, solidaires respectivement du plafond 30 et de la pièce de fond 20. Selon ce complément, la phase de l'au moins une onde guidée dépend alors principalement de la distance, selon la direction de déplacement D, entre les deux nervures 180. Ainsi, si la grandeur représentative de la phase de l'au moins une onde guidée est une distance, la grandeur représentative est mesurée, selon la direction de déplacement D, entre les deux nervures 180.
  • Selon une deuxième variante, compatible avec la première variante, le guide 5 comprend en outre une plaque 190 en matériau diélectrique. La plaque 190 est, par exemple, en plastique ou en verre.
  • La plaque 190 est solidaire de l'un parmi le plafond 30 et la pièce de fond 20 ; et s'étend dans le conduit 35 entre les faces latérales 25.
  • La plaque 190 s'étend avantageusement sur toute la longueur du guide 5 selon la direction longitudinale L et sur toute la largeur A du conduit 35 selon la direction transversale T.
  • La plaque 190 a pour effet de modifier la constante diélectrique moyenne du conduit 35, conduisant à une modification de la longueur d'onde de l'au moins une onde guidée et donc accentuant le déphasage de l'au moins une onde. En outre, la plaque 190 a pour effet d'éviter un court-circuit entre le plafond 30 et la pièce de fond 20 lorsque ces deux derniers éléments sont très proches. Le risque de court-circuit est d'autant plus grand si le guide 5 comprend au moins une nervure 180 puisque ladite nervure 180 fait saillie dans le conduit 35, accentuant le risque de contact entre la nervure 180 et la face opposée 185.
  • Dans l'exemple de la figure 4, la plaque 190 est solidaire du plafond 30. Alternativement, la plaque 190 est solidaire de la pièce de fond 20, et est alors accolée à la face de fond 70.
  • Alternativement, le guide 5 comprend deux plaques 190 solidaires respectivement du plafond 30 et la pièce de fond 20.
  • En complément facultatif, le guide 5 comprend au moins une nervure 180 et au moine une plaque 190. Si la nervure 180 et la plaque 190 sont solidaires d'une même face du guide 5, le plaque 190 s'étend davantage que la nervure 180 selon la direction de déplacement D. Ainsi, lorsque la pièce de fond 20 est déplacée selon la direction de déplacement D jusqu'à ce que la plaque 190 soit en contact avec la face opposée dans le conduit 35, la plaque empêche un court-circuit entre la face de fond 70 et le plafond 30.
  • Les première et deuxième variantes de réalisation étant compatibles, il existe de nombreuses variantes de réalisation possibles du guide 5, notamment les variantes suivantes :
    • aucune nervure 180 et aucune plaque 190 ;
    • aucune nervure 180 et une plaque 190 solidaire de la pièce de fond 20 ;
    • aucune nervure 180 et une plaque 190 solidaire du plafond 30 ;
    • aucune nervure 180 et deux plaques 190 ;
    • une nervure 180 solidaire de la pièce de fond 20 et aucune plaque 190 ;
    • une nervure 180 solidaire de la pièce de fond 20 et une plaque 190 solidaire de la pièce de fond 20 ;
    • une nervure 180 solidaire de la pièce de fond 20 et une plaque 190 solidaire du plafond 30 ;
    • une nervure 180 solidaire de la pièce de fond 20 et deux plaques 190 ;
    • une nervure 180 solidaire du plafond 30 et aucune plaque 190 ;
    • une nervure 180 solidaire du plafond 30 et une plaque 190 solidaire de la pièce de fond 20 ;
    • une nervure 180 solidaire du plafond 30 et une plaque 190 solidaire du plafond 30 ;
    • une nervure 180 solidaire du plafond 30 et deux plaques 190 ;
    • deux nervures 180 et aucune plaque 190 ;
    • deux nervures 180 et une plaque 190 solidaire de la pièce de fond 20 ;
    • deux nervures 180 et une plaque 190 solidaire du plafond 30 ; et
    • deux nervures 180 et deux plaques 190.
  • Ainsi, avec le guide 5 selon l'invention, la pièce de fond 20 mobile selon la direction de déplacement D permet de modifier la phase de l'au moins une onde guidée sans modification de la fréquence de coupure. Ceci est notamment dû au fait que la distance H entre la pièce de fond 20 et le plafond 30 est inférieure à la distance A entre les faces latérales 25.
  • En outre, le dispositif électronique de régulation 95 permet une régulation en continu de la phase d'un flux d'ondes électromagnétiques guidées. En effet, entre deux guidages d'ondes, le dispositif électronique de régulation 95 permet, via la commande de déplacement de la pièce de fond 20, de modifier la phase sans qu'un démontage du guide 5 ne soit nécessaire.
  • La géométrie de la première rangée 55, et éventuellement de la deuxième rangée 65, permet d'éviter des fuites d'onde selon la direction de déplacement D tout en limitant les surfaces de frottement potentiel entre la pièce de fond 20 et les faces latérales 25. En effet, les barres 60 étant espacées les unes des autres, la surface de contact potentiel avec les faces latérales 25 est plus faible que si la face de fond 20 était formée d'une plaque métallique pleine.
  • En outre, la présence de la deuxième rangée 65 améliore l'imperméabilité, aux fuites d'onde(s), de la pièce de fond 20, notamment en comparaison avec une pièce de fond 20 comportant uniquement la première rangée 55 de barres 60.
  • En outre la symétrie de la pièce de fond 20 assure que l'élongation E des barres 60 de part et d'autre de l'âme 50, soit du même ordre de grandeur que le quart de la longueur d'onde de l'au moins une onde guidée. Cette élongation E est l'élongation recommandée pour une bonne imperméabilité d'une face du conduit formée de barres 60.

Claims (9)

  1. Guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) comprenant :
    - deux faces latérales (25) en regard l'une de l'autre, un plafond (30) joignant les deux faces latérales (25), les faces latérales (25) et le plafond (30) s'étendant selon une direction longitudinale (L), et
    - une pièce de fond (20) disposée entre les deux faces latérales (25),
    les deux faces latérales (25), le plafond (30) et la pièce de fond (20) étant chacun en un matériau conducteur,
    les deux faces latérales (25), le plafond (30) et la pièce de fond (20) formant un conduit (35) configuré pour guider au moins une onde électromagnétique selon la direction longitudinale (L),
    la pièce de fond (20) étant mobile entre les deux faces latérales (25) selon une direction de déplacement (D) parallèle aux faces latérales (25) et perpendiculaire à la direction longitudinale (L), la distance (H) entre la pièce de fond (20) et le plafond (30) étant inférieure à la distance (A) entre les faces latérales (25),
    la pièce de fond (20) comprenant une âme (50) s'étendant selon la direction longitudinale (L) et selon la direction de déplacement (D), la pièce de fond (20) comprenant en outre au moins une première rangée (55) de barres (60) s'étendant respectivement depuis l'âme (50), selon une direction transversale (T) perpendiculaire à la direction longitudinale (L) et à la direction de déplacement (D),
    caractérisé en ce que la pièce de fond (20) comprend au moins une autre rangée (65) de barres (60) s'étendant depuis l'âme (50) selon la direction transversale (T), chaque barre (60) de l'au moins une autre rangée (65) étant sensiblement alignée avec une barre (60) de la première rangée (55) selon la direction de déplacement (D).
  2. Guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) selon la revendication 1, dans lequel la pièce de fond (20) comprend une deuxième rangée (65) de barres (60) s'étendant depuis l'âme (50) selon la direction transversale (T), chaque barre (60) de la deuxième rangée (65) étant sensiblement alignée avec une barre (60) de la première rangée (55) selon la direction de déplacement (D) ;
    la pièce de fond (20) comprenant de préférence encore une troisième rangée de barres (60) s'étendant depuis l'âme (50) selon la direction transversale (T), chaque barre (60) de la troisième rangée étant sensiblement alignée avec une barre (60) respective de la première rangée (55) et avec une barre (60) respective de la deuxième rangée (65) selon la direction de déplacement (D).
  3. Guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque barre (60) s'étend de part et d'autre de l'âme (50) selon la direction transversale (T),
    chaque barre (60) s'étendant avantageusement sur une même distance d'élongation (E) de part et d'autre de l'âme (50),
    la distance d'élongation (E) étant de préférence identique pour chacune des barres (60).
  4. Guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) comprend en outre une nervure (180) en matériau conducteur, la nervure (180) étant solidaire de l'un parmi le plafond (30) et la pièce de fond (20), la nervure (180) s'étendant selon la direction longitudinale (L) et faisant saillie dans le conduit (35).
  5. Guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) comprend en outre une plaque (190) en matériau diélectrique, la plaque (190) étant solidaire de l'un parmi le plafond (30) et la pièce de fond (20), la plaque (190) s'étendant dans le conduit (35) entre les faces latérales (25),
    la plaque (190) s'étendant de préférence sur sensiblement toute la distance (A) entre les faces latérales (25).
  6. Guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pièce de fond (20) est sensiblement symétrique par rapport à un plan de symétrie (S-S) perpendiculaire à la direction transversale (T),
    le plan de symétrie (S-S) étant avantageusement à égale distance de chaque face latérale (25),
    le guide (5) d'onde(s) électromagnétique(s) étant de préférence en outre symétrique par rapport au plan de symétrie (S-S) de la pièce de fond (20).
  7. Système de guidage (1) d'onde(s) électromagnétique(s) comprenant un guide d'onde(s) électromagnétique(s) (5) selon l'une quelconque des revendications précédentes et un appareil (10) de déplacement de la pièce de fond (20), l'appareil de déplacement (10) étant configuré pour déplacer la pièce de fond (20) selon la direction de déplacement (D),
    l'appareil de déplacement (10) comprenant au moins un moteur (80), un élément (85) de liaison mécanique entre le moteur (80) et la pièce de fond (20), et un dispositif (95) électronique de régulation d'une phase d'onde(s) électromagnétique(s) guidée(s),
    le dispositif électronique de régulation (95) étant apte à être connecté à un capteur (90) configuré pour effectuer une mesure d'une grandeur représentative de la phase, le dispositif électronique de régulation (95) comprenant :
    - un module d'acquisition (100) configuré pour acquérir une mesure de la grandeur représentative,
    - un module de génération (105) configuré pour générer à partir de la mesure acquise, une commande de déplacement de la pièce de fond, et
    - un module d'envoi (110) configuré pour envoyer, au moteur (80), la commande générée.
  8. Procédé de régulation d'une phase d'onde(s) électromagnétique(s) guidée(s) par un système de guidage (1) selon la revendication précédente,
    le procédé étant mis en œuvre par le dispositif électronique de régulation (95) et comprenant les étapes suivantes :
    - acquisition (140) d'une mesure d'une grandeur représentative d'une phase d'onde(s) électromagnétique(s),
    - génération (150) d'une commande de déplacement de la pièce de fond (20), à partir de la mesure acquise, et
    - envoi (160), à un moteur (80), de la commande générée.
  9. Programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont implémentées par un ordinateur, mettent en œuvre le procédé de régulation selon la revendication précédente.
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