FR2544554A1 - Radiating element or receiver of left and right circularly polarised microwave signals and plane antenna comprising an array of such elements juxtaposed - Google Patents

Radiating element or receiver of left and right circularly polarised microwave signals and plane antenna comprising an array of such elements juxtaposed Download PDF

Info

Publication number
FR2544554A1
FR2544554A1 FR8218700A FR8218700A FR2544554A1 FR 2544554 A1 FR2544554 A1 FR 2544554A1 FR 8218700 A FR8218700 A FR 8218700A FR 8218700 A FR8218700 A FR 8218700A FR 2544554 A1 FR2544554 A1 FR 2544554A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
recesses
layer
transmission lines
signals
microwave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR8218700A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2544554B1 (en
Inventor
Emmanuel Rammos
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.)
Laboratoires dElectronique Philips SAS
Original Assignee
Laboratoires dElectronique et de Physique Appliquee
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laboratoires dElectronique et de Physique Appliquee filed Critical Laboratoires dElectronique et de Physique Appliquee
Priority to FR8218700A priority Critical patent/FR2544554B1/en
Priority to US06/548,263 priority patent/US4626865A/en
Priority to EP83201588A priority patent/EP0108463B1/en
Priority to DE8383201588T priority patent/DE3374250D1/en
Priority to AU21072/83A priority patent/AU573137B2/en
Priority to CA000440697A priority patent/CA1211837A/en
Priority to JP20844983A priority patent/JPS59103406A/en
Publication of FR2544554A1 publication Critical patent/FR2544554A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2544554B1 publication Critical patent/FR2544554B1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • H01Q13/18Resonant slot antennas the slot being backed by, or formed in boundary wall of, a resonant cavity ; Open cavity antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Element and plane microwave antenna for receiving or transmitting left and right circularly polarised microwave signals, consisting of a complete array of juxtaposed elements configured so that this antenna comprises a first layer 10 in which are provided first recesses, first and second arrays of microwave transmission lines 20 and 30 whose ends are arranged opposite these recesses parallel to one another and along two perpendicular axes so as to produce with these recesses a coupling allowing reception or radiation of the said signals, a second layer 40 in which are provided second recesses situated opposite the first ones and a third layer 50 in which are provided third recesses situated opposite the first and second ones but short-circuited at a distance from this other array of transmission lines less than the thickness of this third layer, the diameter of the recesses being sufficiently small with respect to the working wavelength for it to be possible for the inter-element distance to be less than this wavelength. Application: antenna for systems for receiving television signals at 12 gigahertz.

Description

ELEMENT RAYONNANT OU RECEPTEUR DE SIGNAUX HIPERFREQUENCES A POLARI
SATIONS CIRCULAIRES GAUCHE ET DROITE ET ANTENNE PLANE COMPRENANT UN
RESEAU DE TELS ELEMENTS JUXTAPOSES
La présente invention concerne un élément rayonnant ou récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires gauche et droite, ainsi qu'une antenne plane comprenant un réseau de tels éléments juxtaposés, et trouve notamment une application dans le domaine de la réception des signaux de télévision à 12 gigahertz retransmis par l'intermédiaire de satellites. Il va de soi qu'étant donné le caractère de réciprocité d'une antenne, un élé- ment de réception (ou une antenne composée d'un réseau d'éléments de réception) est capable de fonctionner en élément rayonnant (en antenne rayonnante) sans aucune modification de ses caractéristiques.Cette remarque reste valable sans exception tout au long de la description qui va suivre, et les mots réception, recevoir, récepteur pourront toujours être remplacés par les mots émission, remettre, rayonnant.
RADIATION ELEMENT OR RECEIVER OF POLARI HIPERFREQUENCY SIGNALS
LEFT AND RIGHT CIRCULAR SATIONS AND FLAT ANTENNA INCLUDING A
NETWORK OF SUCH JUXTAPOSED ELEMENTS
The present invention relates to a radiating element or receiver of microwave signals with left and right circular polarizations, as well as a planar antenna comprising a network of such juxtaposed elements, and finds in particular an application in the field of reception of television signals at 12 gigahertz retransmitted via satellites. It goes without saying that, given the reciprocal nature of an antenna, a receiving element (or an antenna composed of a network of receiving elements) is capable of functioning as a radiating element (as a radiating antenna). without any modification of its characteristics. This remark remains valid without exception throughout the description which follows, and the words reception, receive, receiver can always be replaced by the words emission, deliver, radiating.

Un tel élément et une antenne plane hyperfréquence comprenant tout un réseau de ces éléments ont été décrits dans deux demandes de brevet français n" 81 08 780 et n" 82 04 252, déposes par la demanderesse le 4 mai 1981 et le 12 mars 1982 respectivement et non encore publiées. Lorsque ces elements ou réseaux d'éléments sont appelés à ne recevoir des signaux que d'un seul coté du plan qu'ils définissent, il est prévu d'augmenter leur gain en plaçant du côté opposé à celui de la réception un réflecteur métallique parallèle à ce plan et situé à une distance de celui-ci egale au quart de la longueur d'onde des signaux utiles à recevoir.Les ondes ainsi réfléchies viennent renforcer les ondes déjà reçues directement. Such an element and a flat microwave antenna comprising a whole array of these elements have been described in two French patent applications Nos. 81 08 780 and No. 82 04 252, filed by the applicant on May 4, 1981 and March 12, 1982 respectively and not yet published. When these elements or networks of elements are called upon to receive signals only on one side of the plane which they define, it is planned to increase their gain by placing on the opposite side to that of reception a parallel metallic reflector to this plane and located at a distance from it equal to a quarter of the wavelength of the signals useful to receive. The waves thus reflected reinforce the waves already received directly.

Dans la première des demandes qui viennent d'être citées, deux lignes triplaques indépendantes constituent deux réseaux d'alimentation distincts occupant le même plan médian de l'antenne, et l'action du réflecteur mis en place d'un côté de l'antenne est donc aussi identique que possible vis-à-vis de chacun de ces deux réseaux ; la structure ainsi proposée est cependant relativement complexe et de réalisation délicate, compte tenu justement de la densité des lignes d'alimentation de ces deux réseaux distincts des que le nombre d'éléments récepteurs composant l'antenne est assez élevé. In the first of the applications which have just been cited, two independent triplate lines constitute two separate supply networks occupying the same median plane of the antenna, and the action of the reflector placed on one side of the antenna is therefore as identical as possible with respect to each of these two networks; the structure thus proposed is however relatively complex and difficult to produce, precisely taking into account the density of the supply lines of these two distinct networks as soon as the number of receiver elements making up the antenna is quite high.

Dans la seconde de ces demandes, la mise en place des premier et deuxième réseaux d'alimentation dans deux plans au contraire complètement distincts et assez éloignés l'un de l'autre résout le problème de densité des lignes mentionné ci-dessus, mais en contrepartie, avec cette disposition, l'action du réflecteur, également mis en place d'un côté de l'antenne, n'est optimale que pour l'un seulement de ces deux réseaux. In the second of these requests, the installation of the first and second supply networks in two planes, on the contrary, completely distinct and quite distant from each other, solves the problem of line density mentioned above, but in However, with this arrangement, the action of the reflector, also installed on one side of the antenna, is only optimal for one of these two networks.

Le but de l'invention est de proposer un élément récepteur et une antenne composée d'un réseau de tels éléments qui soient simples de réalisation et dans lesquels notamment l'action du réflecteur soit équivalente vis-à-vis de l'un et de l'autre des deux réseaux d'alimentation. The object of the invention is to propose a receiver element and an antenna composed of an array of such elements which are simple to produce and in which in particular the action of the reflector is equivalent with respect to one and the other of the two supply networks.

L'invention concerne à cet effet d'une part un élément récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires gauche et droite ou, selon le principe de réciprocité des antennes, élément rayonnant de tels signaux réalisé de façon similaire, cet élément comprenant respectivement, de part et d'autre d'une première couche dans laquelle est prévu un premier évidement circulaire, des première et deuxième lignes de transmission hyperfréquence disposées par une extrémité en regard de cet évidement suivant deux axes perpendiculaires pour réaliser avec cet évidement un couplage permettant la réception ou le rayonnement desdits signaux hyperfréquences, et comprenant également, de l'autre côté de l'une des lignes de transmission, une deuxième couche avec un deuxième évidement situé en regard du premier et, de l'autre côté de l'autre ligne de transmission, une troisième couche avec un troisième évidement situé en regard des deux autres mais court-circuité à une distance de cette autre ligne de transmission inférieure à l'épais- seur de cette troisième couche, caractérisé en ce que, pour les première et deuxième lignes de transmission, la longueur d'extrémité située effectivement en regard des évidements est déterminée de façon optimale par la recherche simultanée du gain maximal de l'élément récepteur et du couplage mutuel minimal entre ces deux lignes, en ce que le plan de court-circuit de l'évidement de la troisième couche est situé à des distances des première et deuxième lignes de transmission dont au moins une est différente du quart de la longueur d'onde desdits signaux hyperfréquences, et en ce que ltépaisseur de la première couche est suffisamment faible pour que, par rapport aux signaux hyperfréquences utiles à recevoir, les modes supérieurs indésirables puissent être considérés comme sensiblement identiques vis-à-vis des première et deuxième lignes de transmission, le diamètre des évidements étant à la fois suffisamment faible par rapport à longueur d'onde associée à la fréquence des signaux hyperfréquences pour éviter l'apparition ou atténuer la propagation des modes supérieurs indésirables et suffisamment élevé pour autoriser la propagation du mode principal dans la bande passante considérée. The invention relates to this end on the one hand a receiver element for microwave signals with left and right circular polarizations or, according to the principle of reciprocity of antennas, radiating element of such signals produced in a similar manner, this element comprising respectively, on the one hand and on the other side of a first layer in which a first circular recess is provided, first and second microwave transmission lines arranged by an end opposite this recess along two perpendicular axes to achieve with this recess a coupling allowing reception or the radiation of said microwave signals, and also comprising, on the other side of one of the transmission lines, a second layer with a second recess located opposite the first and, on the other side of the other transmission line , a third layer with a third recess located opposite the two others but short-circuited at a distance from this other lig transmission less than the thickness of this third layer, characterized in that, for the first and second transmission lines, the end length actually situated opposite the recesses is optimally determined by the simultaneous search for the maximum gain of the receiving element and of the minimum mutual coupling between these two lines, in that the short-circuit plane of the recess of the third layer is located at distances from the first and second transmission lines of which at least one is different from a quarter of the wavelength of said microwave signals, and in that the thickness of the first layer is sufficiently small so that, compared to the microwave signals useful to receive, the undesirable higher modes can be considered to be substantially identical vis-à-vis with respect to the first and second transmission lines, the diameter of the recesses being both sufficiently small compared to wavelength a associated with the frequency of the microwave signals to avoid the appearance or attenuate the propagation of the undesirable higher modes and sufficiently high to authorize the propagation of the main mode in the considered bandwidth.

L'invention concerne, d'autre part, une antenne plane hyperfréquence composée de tout un réseau de tels eléments et réalisée avec des caractéristiques similaires. Les particularités et avantages de l'élément et de l'antenne ainsi concernés apparaitront maintenant de façon plus précise dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels
- la figure 1 montre un mode de réalisation de l'élément récepteur selon l'invention
- les figures 2a et 2b montrent deux dispositions de lignes de transmission -permettant d'obtenir un gain élevé pour l'élément récepteur, et la figure 2c montre l'allure des courbes de variation de l'amplitude du couplage lignes de transmission-milieu de propagation en fonction de la longueur de pénétration des extrémités de ces lignes en regard des évidements prévus dans les couches, pour une distance de court-circuit donnée
- la figure 3 est une vue en coupe partielle suivant l'axe AA de la figure 1 et met en évidence la disposition des lignes de transmission selon la structure à ruban suspendu.
The invention relates, on the other hand, to a planar microwave antenna composed of a whole network of such elements and produced with similar characteristics. The features and advantages of the element and the antenna thus concerned will now appear more precisely in the description which follows and in the appended drawings, given by way of nonlimiting example and in which
- Figure 1 shows an embodiment of the receiver element according to the invention
- Figures 2a and 2b show two arrangements of transmission lines - allowing a high gain to be obtained for the receiving element, and Figure 2c shows the shape of the variation curves of the amplitude of the coupling of transmission lines-medium propagation as a function of the penetration length of the ends of these lines opposite the recesses provided in the layers, for a given short-circuit distance
- Figure 3 is a partial sectional view along the axis AA of Figure 1 and highlights the arrangement of the transmission lines according to the suspended ribbon structure.

Cet élément comprend la structure suivante : de part et d'autre d'une première couche 10, dans laquelle est prévu un premier évidement circulaire 11 de surface intérieure métallisée, sont placées une première ligne de transmission 20 et une deuxième ligne de transmission 30, portées par une feuille diélectrique mince réa- lisant un support mécanique des lignes. Ces lignes de transmission hyperfréquence à ruban suspendu sont disposées par une extrémité (21 dans le cas de la ligne 20) en regard de l'évidement 11, suivant deux axes perpendiculaires, afin de réaliser avec cet évidement un couplage permettant la réception des signaux hyperfréquences ; l'autre extrémité de chaque ligne constitue sa sortie. This element comprises the following structure: on either side of a first layer 10, in which a first circular recess 11 of metallized interior surface is provided, a first transmission line 20 and a second transmission line 30 are placed, carried by a thin dielectric sheet providing mechanical support for the lines. These suspended ribbon microwave transmission lines are arranged at one end (21 in the case of line 20) opposite the recess 11, along two perpendicular axes, in order to achieve with this recess a coupling allowing the reception of the microwave signals ; the other end of each line constitutes its exit.

De 1 'autre côté de la ligne 20 est prévue une deuxième couche 40 comprenant également un deuxième évidement 41 de surface intérieure métallisée situé en regard du premier évidement 11, et, de meme, de l'autre côté de la ligne 30 est prévue une troisième couche 50 avec un troisième évidement 51 de surface intérieure mé- tallisée situé en regard des deux autres. Cet évidement 51 est court-circuité dans un plan parallèle aux faces des couches, à une distance de la ligne 30 bien entendu inférieure à l'épaisseur de la couche 50, de façon à constituer un plan réflecteur pour les signaux hyperfréquences reçus. On the other side of the line 20 is provided a second layer 40 also comprising a second recess 41 of metallized interior surface located opposite the first recess 11, and, similarly, on the other side of the line 30 is provided a third layer 50 with a third recess 51 of metallic interior surface located opposite the other two. This recess 51 is short-circuited in a plane parallel to the faces of the layers, at a distance from the line 30 of course less than the thickness of the layer 50, so as to constitute a reflective plane for the received microwave signals.

Les première, deuxième et troisième couches 10, 40 et 50 peuvent être métalliques, ou bien réalisées en un matériau diélectrique avec métallisation des parois des évidements 11, 41 et 51 qui les traversent respectivement. Par ailleurs, le diamètre des évidements doit être à la fois suffisamment faible, par rapport à la longueur d'onde associée à la fréquence des signaux hyperfréquences, pour éviter l'apparition ou atténuer la propagation des modes supérieurs indésirables et suffisamment élevé pour autoriser la propagation du mode principal dans la bande passante considérée. The first, second and third layers 10, 40 and 50 may be metallic, or else made of a dielectric material with metallization of the walls of the recesses 11, 41 and 51 which pass through them respectively. Furthermore, the diameter of the recesses must be both sufficiently small, relative to the wavelength associated with the frequency of the microwave signals, to avoid the appearance or attenuate the propagation of the undesirable higher modes and sufficiently large to allow the propagation of the main mode in the considered bandwidth.

Enfin l'évidement-41 se termine par un évasement de forme tronconique 61 qui contribue à renforcer le gain.Finally the recess-41 ends with a tapered flare 61 which contributes to reinforcing the gain.

Les essais réalisés avec un élément récepteur ayant la structure qui vient d'être décrite ont conduit à étudier l'influence, sur les performances obtenues, de la longueur d'extrémité des lignes 20 et 30 située effectivement en regard des évidements 11, 111, 51 alignés. De ladite étude, il résulte qu'à deux valeurs de cette longueur (voir les figures 2a et 2b respectivement) correspondent des maximums dans la courbe de variation de l'amplitude du couplage lignes-milieu de propagation en fonction de la longueur de pénétration des extrémités des lignes en regard des évidements (voir cette courbe sur la figure 2c). Une étude complémentaire montre que la solution de la figure 2a conduit à une largeur de bande plus importante, ce qui est intéressant dans l'application envisagée plus haut (réception des signaux de télévision à 12 gigahertz).En outre, l'existence d'une telle largeur de bande rend moins contraignante la mise en place des lignes, qui peut s'effectuer avec une marge de quelques millimètres pour la bande considérée. The tests carried out with a receiving element having the structure which has just been described have led to studying the influence, on the performances obtained, of the end length of the lines 20 and 30 actually situated opposite the recesses 11, 111, 51 aligned. From said study, it follows that at two values of this length (see FIGS. 2a and 2b respectively) correspond maximums in the curve of variation of the amplitude of the coupling lines-medium of propagation as a function of the penetration length of the ends of the lines opposite the recesses (see this curve in Figure 2c). A further study shows that the solution of Figure 2a leads to a larger bandwidth, which is interesting in the application considered above (reception of television signals at 12 gigahertz). In addition, the existence of such a band width makes the placement of the lines less restrictive, which can be carried out with a margin of a few millimeters for the band in question.

Cette solution étant adoptée, on impose à la couche 10 une épaisseur suffisamment faible pour que les deux lignes de transmission soient adaptées avec le meme court-circuit au fond de l'évidement 51 (la limite au choix d'une faible épaisseur est imposée par la nécessité de prévoir dans la couche 10 des cannelures, comme on le précise plus loin). En outre, le plan de ce court-circuit de l'évidement 51 est situé à des distances des deux lignes de transmission dont au moins une est différente du quart de la longueur d'onde desdits signaux, contrairement à ce qui est habituellement prévu dans les réalisations antérieures où l'on recherche au contraire l'égalité au quart de longueur d'onde. This solution being adopted, layer 10 is imposed on a thickness that is sufficiently small so that the two transmission lines are adapted with the same short circuit at the bottom of the recess 51 (the limit of a thin choice is imposed by the need to provide grooves in layer 10, as specified below). In addition, the plane of this short circuit of the recess 51 is located at distances from the two transmission lines, at least one of which is different from a quarter of the wavelength of said signals, contrary to what is usually provided in the previous realizations where one seeks on the contrary the equality with the quarter of wavelength.

Pour la mise en place des lignes 20 et 30 entre les cou ches 10 et 40 d'une part, 10 et 50 d'autre part, on notera que des cannelures, de forme rectangulaire en général, sont prévues dans les couches adjacentes (d'une part dans les couches 10 et 40, et d'autre part dans les couches 10 et 50) de façon à permettre la progression de chaque ligne de transmission vers sa sortie ; cette disposition est connue par exemple d'après la figure 4 du brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3.587.110 délivré le 22 juin 1971 au nom de la société RCA Corporation, figure dont le principe est repris sur la figure 3 de la présente demande (on peut se reporter aussi à l'article "Careful MIC design prevents waveguide modes", paru dans la revue Microwaves, mai 1977, p. 188 et suivantes, figure 1). On notera aussi qu'en sortie de ces lignes 20 et 30, pour permettre la reconstitution des signaux à polarisation circulaire droite et à polarisation circulaire gauche, un coupleur hybride 3 dB peut être prévu, avec ses deux entrées reliées respectivement aux sorties des lignes 20 et 30 et ses deux sorties fournissant lesdits signaux à polarisation circulaire droite ou gauche.On peut aussi, au lieu du coupleur, prévoir une structure dépolarisante devant l'élément récepteur. For the establishment of lines 20 and 30 between the layers 10 and 40 on the one hand, 10 and 50 on the other hand, it will be noted that grooves, of rectangular shape in general, are provided in the adjacent layers (d on the one hand in layers 10 and 40, and on the other hand in layers 10 and 50) so as to allow the progression of each transmission line towards its output; this arrangement is known for example from FIG. 4 of the patent of the United States of America No. 3,587,110 issued on June 22, 1971 in the name of the company RCA Corporation, a figure whose principle is repeated in FIG. 3 of the present request (we can also refer to the article "Careful MIC design prevents waveguide modes", published in the review Microwaves, May 1977, p. 188 and following, figure 1). lines 20 and 30, to allow the reconstruction of right circular polarization and left circular polarization signals, a 3 dB hybrid coupler can be provided, with its two inputs connected respectively to the outputs of lines 20 and 30 and its two outputs providing said signals with right or left circular polarization. It is also possible, instead of the coupler, to provide a depolarizing structure in front of the receiving element.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'élément récepteur, ou rayonnant, décrit ci-dessus, à partir duquel des variantes peuvent d'ailleurs être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Elle concerne également une antenne plane hyperfréquence qui est composée de tout un réseau de tels éléments récepteurs, les conditions vues précédemment et relatives au diamètre des évidements étant alors complétées par le fait que, pour une mise en place des éléments de façon satisfaisante à côté les uns des autres, ce diamètre doit être suffisamment faible (par rapport à la longueur d'onde associée à la fréquence des signaux hyperfréquences) pour que la distance entre les éléments puisse être inférieure à ladite longueur d'onde. Ce n'est en effet qu'à cette dernière condition qu'est évitée l'apparition de lobes secondaires indésirables, dits lobes du réseau. Of course, the present invention is not limited to the receiving or radiating element described above, from which variants can moreover be proposed without thereby departing from the scope of the invention. It also relates to a planar microwave antenna which is composed of a whole network of such receiving elements, the conditions seen previously and relating to the diameter of the recesses then being supplemented by the fact that, for a placement of the elements satisfactorily alongside the each other, this diameter must be small enough (compared to the wavelength associated with the frequency of microwave signals) so that the distance between the elements can be less than said wavelength. It is indeed only with this last condition that the appearance of undesirable secondary lobes, called lobes of the network, is avoided.

La structure de cette antenne est tout à fait similaire à celle de l'élément récepteur, et tout ce qui a été dit ci-dessus à propos de celui-ci peut être transposé tel quel au cas de l'antenne, sauf en ce qui concerne les lignes de transmission. En effet, l'antenne comprend non plus seulement deux lignes de transmission conduisant de ltélément récepteur à deux connexions de sortie mais, de façon plus précise, deux réseaux de lignes de transmission hyperfréquence, électriquement indépendants comme les lignes 20 et 30 et destinés, comme elles, à assurer la transmission des signaux hyperfréquences reçus vers les circuits électroniques extérieurs à l'antenne. Dans ce cas, c'est maintenant en sortie de ces deux réseaux que peut être prévu un coupleur hybride 3 dB (ou, au lieu du coupleur, une structure dépolarisante devant l'ensemble de l'antenne). The structure of this antenna is quite similar to that of the receiving element, and everything that has been said above about it can be transposed as is in the case of the antenna, except in what concerns transmission lines. In fact, the antenna no longer comprises only two transmission lines leading from the receiving element to two output connections but, more precisely, two networks of microwave transmission lines, electrically independent like lines 20 and 30 and intended, as them, to ensure the transmission of the microwave signals received towards the electronic circuits external to the antenna. In this case, it is now at the output of these two networks that a 3 dB hybrid coupler can be provided (or, instead of the coupler, a depolarizing structure in front of the entire antenna).

Ces réseaux sont composés chacun, de façon bien connue dans de nombreuses réalisations (voir notamment la structure de réseau représentée sur la figure 1 de la demande de brevet français n" 7011449), d'une succession d'étages de combinaison. Si l'antenne comprend n éléments récepteurs, les n premières extrémités de chaque réseau servent, comme déjà décrit pour un seul élément récepteur, au couplage avec ltespace de propagation des signaux à rece- voir, tandis que l'extrémité unique opposée de chacun des deux réseaux, point de convergence de toutes les lignes de transmission à travers les étages de combinaison successifs, est reliée aux circuits électroniques de réception extérieurs à l'antenne (et, par exemple, en premier lieu à l'une et l'autre des deux entrées du coupleur 3 dB qui permet la reconstitution des signaux à polarisations circulaires droite et gauche). These networks are each composed, in a manner well known in numerous embodiments (see in particular the network structure represented in FIG. 1 of French patent application No. 7011449), of a succession of combination stages. antenna comprises n receiving elements, the first n ends of each network serve, as already described for a single receiving element, for coupling with the propagation space of the signals to be received, while the single opposite end of each of the two networks, point of convergence of all the transmission lines through the successive combination stages, is connected to the electronic reception circuits external to the antenna (and, for example, in the first place to one and the other of the two inputs of the 3 dB coupler which allows the reconstruction of signals with right and left circular polarizations).

Une antenne réalisée de cette manière se prête particulièrement bien à une réalisation modulaire de faible cout, dans laquelle des blocs élémentaires formant des sous-ensembles d'éléments récepteurs peuvent être utilisés en nombre approprié et par assemblage jointif pour la constitution d'antennes de dimensions, gain et diagramme de directivité bien déterminés, soit par exemple une antenne symétrique de forme carrée, soit de façon plus générale des antennes dissymétriques, notamment de forme rectangulaire, présentant des diagrammes de rayonnement différents dans deux plans orthogonaux. Cette dernière caractéristique est intéressante pour les antennes de réception des signaux de télévision à 12 gigahertz retransmis par satellites, puisque la directivité des antennes est, dans ce cas, indispensable seulement dans le plan équatorial pour séparer les signaux de deux satellites "distants", dans ce plan, de 2 à 3 .  An antenna produced in this way lends itself particularly well to a low-cost modular embodiment, in which elementary blocks forming subsets of receiving elements can be used in an appropriate number and by joined assembly for the constitution of antennas of dimensions , gain and directivity diagram well determined, either for example a symmetrical antenna of square shape, or more generally asymmetrical antennas, in particular of rectangular shape, having different radiation patterns in two orthogonal planes. This last characteristic is interesting for the antennas for receiving 12 gigahertz television signals retransmitted by satellites, since the directivity of the antennas is, in this case, essential only in the equatorial plane to separate the signals of two "distant" satellites, in this plan, from 2 to 3.

Une autre réalisation de type modulaire peut aussi être avantageusement proposée : si l'on veut disposer d'une antenne plane ne devant recevoir ou émettre des signaux hyperfréquences que d'un seul type de polarisation (linéaire, ou circulaire en maintenant une structure dépolarisante), ladite antenne peut être obtenue à partir de celle décrite précédemment simplement en omettant la couche centrale 10 et l'un des deux réseaux d'alimentation 20 ou 30. Another modular type embodiment can also be advantageously proposed: if it is desired to have a planar antenna which should only receive or transmit microwave signals of a single type of polarization (linear, or circular while maintaining a depolarizing structure) , said antenna can be obtained from that described above simply by omitting the central layer 10 and one of the two supply networks 20 or 30.

Il est manifeste, enfin, que l'application de l'invention à la réception des signaux de télévision à 12 gigahertz retransmis par satellites ntest pas limitative ; d'une part 1' inven- tion est applicable à toutes sortes de réseaux de transmission hyperfréquence purement terrestres, et d'autre part le choix d'un exemple d'application à la fréquence de 12 gigahertz n'est pas exclusif de toute autre fréquence possible de fonctionnement dans la gamme des hyperfréquences, liée à l'application envisagée.  It is clear, finally, that the application of the invention to the reception of 12 gigahertz television signals retransmitted by satellites is not limiting; on the one hand the invention is applicable to all kinds of purely terrestrial microwave transmission networks, and on the other hand the choice of an example of application at the frequency of 12 gigahertz is not exclusive of any other possible frequency of operation in the microwave range, linked to the intended application.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Elément récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires gauche et droite ou, selon le principe de réciprocité des antennes, élément rayonnant de tels signaux réalisé de façon similaire, cet élément comprenant respectivement, de part et d'autre d'une première couche dans laquelle est prévu un premier évidement circulaire, des première et deuxième lignes de transmission hyperfréquence disposées par une extrémité en regard de cet évidement suivant deux axes perpendiculaires pour réaliser avec cet évidement un couplage permettant la réception ou le rayonnement desdits signaux hyperfréquences, et comprenant également, de l'autre côté de l'une des lignes de transmission, une deuxième couche avec un deuxième évidement situé en regard du premier et, de l'autre côté de l'autre ligne de transmission, une troisième couche avec un troisième évidement situé en regard des deux autres mais court-circuité à une distance de cette autre ligne de transmission inférieure à l'épaisseur de cette troisième couche, caractérisé en ce que, pour les première et deuxième lignes de transmission, la longueur d'extrémité située effectivement en regard des évidements est déterminée de façon optimale par la recherche simultanée du gain maximal de l'élément récepteur et du couplage mutuel minimal entre ces deux lignes, en ce que le plan de court-circuit de l'évi- dement de la troisième couche est situé à des distances des première et deuxième lignes de transmission dont au moins une est différente du quart de la longueur d'onde desdits signaux hyperfréquences, et en ce que l'épaisseur de la première couche est suffisamment faible pour que, par rapport aux signaux hyperfréquences utiles à recevoir, les modes supérieurs indésirables puissent être considérés comme sensiblement identiques vis-a-vis des première et deuxième lignes de transmission, le diamètre des évidements étant à la fois suffisamment faible par rapport à la longueur d'onde associée à la fréquence des signaux hyperfréquences pour éviter l'apparition ou atténuer la propagation des modes supérieurs indésirables et suffisamment élevé pour autoriser la propagation du mode principal dans la bande passante considérée. 1. Receiver element for microwave signals with left and right circular polarizations or, according to the principle of reciprocity of antennas, radiating element of such signals produced in a similar manner, this element comprising respectively, on either side of a first layer in which is provided with a first circular recess, first and second microwave transmission lines arranged by one end opposite this recess along two perpendicular axes to achieve with this recess a coupling allowing the reception or the radiation of said microwave signals, and also comprising, on the other side of one of the transmission lines, a second layer with a second recess located opposite the first and, on the other side of the other transmission line, a third layer with a third recess located in look of the other two but short-circuited at a distance from this other transmission line less than the thickness of this third layer, characterized in that, for the first and second transmission lines, the end length actually located opposite the recesses is optimally determined by the simultaneous search for the maximum gain of the receiving element and of the coupling minimum mutual between these two lines, in that the short-circuit plane of the recess of the third layer is located at distances from the first and second transmission lines, at least one of which is different from a quarter of the length d wave of said microwave signals, and in that the thickness of the first layer is sufficiently small so that, compared to the microwave signals useful to receive, the undesirable higher modes can be considered to be substantially identical with respect to the first and second transmission lines, the diameter of the recesses being both sufficiently small compared to the wavelength associated with the frequency of the hyperfr signals equences to avoid the appearance or attenuate the propagation of the undesirable higher modes and sufficiently high to authorize the propagation of the main mode in the considered bandwidth. 2. Antenne plane hyperfréquence pour la réception, ou l'é- mission, de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires gauche et droite, caractérisée en ce quelle est composée de tout un réseau d'éléments selon la revendication 1, juxtaposés et agencés de telle sorte que cette antenne comprend, de part et d'autre d'une première couche dans laquelle sont prévus des premiers évidements, des premier et deuxième réseaux de lignes de transmission hyperfréquence dont les extrémités sont disposées en regard de ces évidements parallèlement les unes aux autres et suivant deux axes perpendiculaires pour réaliser avec ces évidements un couplage permettant la réception ou le rayonnement desdits signaux, et de telle sorte qu'elle comprend également, de l'autre côté de l'un de ces réseaux de lignes de transmission, une deuxième couche où sont prévus des deuxièmes évidements situés en regard des premiers et, de l'autre côté de l'autre réseau de lignes de transmission, une troisième couche où sont prévus des troisièmes évidements situés en regard des premiers et deuxièmes mais court-circuités à une distance de cet autre réseau de lignes de transmission inférieure à l'épaisseur de cette troisième couche, le diamètre des évidements étant en outre suffisamment faible par rapport à la longueur d'onde associée à la fréquence des signaux hyperfréquences pour que la distance entre les éléments puisse être inférieure à ladite longueur d'onde.2. flat microwave antenna for receiving or transmitting microwave signals with left and right circular polarizations, characterized in that it is composed of a whole network of elements according to claim 1, juxtaposed and arranged in such a way that this antenna comprises, on either side of a first layer in which are provided first recesses, first and second networks of microwave transmission lines whose ends are arranged opposite these recesses parallel to each other and along two perpendicular axes to achieve with these recesses a coupling allowing the reception or radiation of said signals, and so that it also comprises, on the other side of one of these networks of transmission lines, a second layer where are provided second recesses located opposite the first and, on the other side of the other network of transmission lines, a third layer where are provided with third recesses located opposite the first and second but short-circuited at a distance from this other network of transmission lines less than the thickness of this third layer, the diameter of the recesses being furthermore sufficiently small compared to the length associated with the frequency of the microwave signals so that the distance between the elements can be less than said wavelength. 3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les première, deuxième et troisième couches sont réalisées en un matériau diélectrique, avec métallisation des parois des évidements qui les traversent. 3. Antenna according to claim 2, characterized in that the first, second and third layers are made of a dielectric material, with metallization of the walls of the recesses which pass through them. 4. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les première, deuxième et troisième couches sont métalliques. 4. Antenna according to claim 2, characterized in that the first, second and third layers are metallic. 5. Antenne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend, pour une réalisation modulaire, des blocs élémentaires formant des sous-ensembles d'éléments récepteurs ou rayonnants et pouvant être utilisés en nombre approprié et par assemblage jointif pour la constitution d'antennes de dimensions, gain et diagramme de directivité déterminés, et notamment d'antennes dissymétriques présentant des diagrammes de rayonnement différents selon les plans considérés. 5. Antenna according to one of claims 2 to 4, characterized in that it comprises, for a modular embodiment, elementary blocks forming subsets of receiving or radiating elements and which can be used in appropriate numbers and by assembly joint for the constitution of antennas of determined dimensions, gain and directivity diagram, and in particular of asymmetrical antennas presenting different radiation diagrams according to the considered plans.
FR8218700A 1982-11-08 1982-11-08 RADIATION ELEMENT OR RECEIVER OF MICROWAVE SIGNALS WITH LEFT AND RIGHT CIRCULAR POLARIZATIONS AND FLAT ANTENNA COMPRISING A NETWORK OF SUCH JUXTAPOSED ELEMENTS Expired FR2544554B1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8218700A FR2544554B1 (en) 1982-11-08 1982-11-08 RADIATION ELEMENT OR RECEIVER OF MICROWAVE SIGNALS WITH LEFT AND RIGHT CIRCULAR POLARIZATIONS AND FLAT ANTENNA COMPRISING A NETWORK OF SUCH JUXTAPOSED ELEMENTS
US06/548,263 US4626865A (en) 1982-11-08 1983-11-03 Antenna element for orthogonally-polarized high frequency signals
EP83201588A EP0108463B1 (en) 1982-11-08 1983-11-05 Radiating element for cross-polarized microwave signals and planar antenna consisting of an array of such elements
DE8383201588T DE3374250D1 (en) 1982-11-08 1983-11-05 Radiating element for cross-polarized microwave signals and planar antenna consisting of an array of such elements
AU21072/83A AU573137B2 (en) 1982-11-08 1983-11-08 Antenna element for orthogonally-polarised h.f. signals
CA000440697A CA1211837A (en) 1982-11-08 1983-11-08 Radiating or receiving element for orthogonally polarized high-frequency signals and planar antenna comprising an array of juxtaposed elements of this type
JP20844983A JPS59103406A (en) 1982-11-08 1983-11-08 Transmission/reception element for orthogonal deflecting high frequency signal and planar antenna having aligning array of same elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8218700A FR2544554B1 (en) 1982-11-08 1982-11-08 RADIATION ELEMENT OR RECEIVER OF MICROWAVE SIGNALS WITH LEFT AND RIGHT CIRCULAR POLARIZATIONS AND FLAT ANTENNA COMPRISING A NETWORK OF SUCH JUXTAPOSED ELEMENTS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2544554A1 true FR2544554A1 (en) 1984-10-19
FR2544554B1 FR2544554B1 (en) 1986-06-20

Family

ID=9278997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR8218700A Expired FR2544554B1 (en) 1982-11-08 1982-11-08 RADIATION ELEMENT OR RECEIVER OF MICROWAVE SIGNALS WITH LEFT AND RIGHT CIRCULAR POLARIZATIONS AND FLAT ANTENNA COMPRISING A NETWORK OF SUCH JUXTAPOSED ELEMENTS

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS59103406A (en)
FR (1) FR2544554B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1323419C (en) * 1988-08-03 1993-10-19 Emmanuel Rammos Planar array antenna, comprising coplanar waveguide printed feed lines cooperating with apertures in a ground plane

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665480A (en) * 1969-01-23 1972-05-23 Raytheon Co Annular slot antenna with stripline feed
FR2408921A1 (en) * 1977-11-11 1979-06-08 Raytheon Co HYPERFREQUENCY TERMINATION STRUCTURE
US4170013A (en) * 1978-07-28 1979-10-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Stripline patch antenna

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665480A (en) * 1969-01-23 1972-05-23 Raytheon Co Annular slot antenna with stripline feed
FR2408921A1 (en) * 1977-11-11 1979-06-08 Raytheon Co HYPERFREQUENCY TERMINATION STRUCTURE
US4170013A (en) * 1978-07-28 1979-10-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Stripline patch antenna

Also Published As

Publication number Publication date
FR2544554B1 (en) 1986-06-20
JPS59103406A (en) 1984-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0108463B1 (en) Radiating element for cross-polarized microwave signals and planar antenna consisting of an array of such elements
EP0064313B1 (en) Circularly polarised microwave radiating element and flat microwave antenna using an array of such elements
EP0205212B1 (en) Modular microwave antenna units and antenna composed of such units
EP0089084B1 (en) Flat microwave antenna structure
EP2869400B1 (en) Bi-polarisation compact power distributor, network of a plurality of distributors, compact radiating element and planar antenna having such a distributor
EP0134611B1 (en) A flat microwave emitting or receiving antenna array, and microwave signal emitting or receiving system comprising a such flat antenna
FR2743199A1 (en) RECEIVING AND / OR TRANSMITTING MICROWAVE PLANE NETWORK ANTENNA AND ITS APPLICATION TO THE RECEPTION OF GEOSTATIONARY TELEVISION SATELLITES
EP0667984B1 (en) Monopolar wire-plate antenna
EP2710676B1 (en) Radiating element for an active array antenna consisting of elementary tiles
EP0315141A1 (en) Excitation arrangement of a circular polarised wave with a patch antenna in a waveguide
FR3034262A1 (en) COMPACT BUTLER MATRIX, PLANAR BIDIMENSIONAL BEAM FORMER AND FLAT ANTENNA COMPRISING SUCH A BUTLER MATRIX
EP1042845B1 (en) Antenna
FR2920915A1 (en) OMT TYPE BROADBAND MULTIBAND MULTIBAND TRANSCEIVER SEPARATOR - SEPARATOR FOR MICROWAVE TELECOMMUNICATIONS ANTENNAS.
EP3086409A1 (en) Structural antenna module including elementary radiating sources with individual orientation, radiating panel, radiating network and multibeam antenna comprising at least one such module
WO2016023919A1 (en) Multiband source with coaxial horn having monopulse tracking systems for a reflector antenna
EP0377155B1 (en) Dual frequency radiating device
CA2808511C (en) Flat antenna for a terminal operating in dual circular polarisation, airborne terminal and satellite telecommunication system featuring at least one antenna
EP3910729B1 (en) Broadband orthomode transducer
FR2544554A1 (en) Radiating element or receiver of left and right circularly polarised microwave signals and plane antenna comprising an array of such elements juxtaposed
FR2736212A1 (en) Microwave frequency coupler device esp. for dipole antenna
EP0477102B1 (en) Directional network with adjacent radiator elements for radio communication system and unit with such a directional network
FR2678438A1 (en) LINEAR NETWORK ANTENNA.
FR2629644A1 (en) DISSYMETRICAL BROADBAND LOOPED ANTENNA, IN PARTICULAR ANTENNA FOR TRANSMISSION, AND NETWORK ANTENNA FORMED OF A PLURALITY OF SUCH ANTENNAS
FR2545280A1 (en) Radiating element or receiver of orthogonally polarised microwave signals and flat antenna comprising an array of such elements juxtaposed
FR2635228A1 (en) Plane array antenna including supply lines printed as coplanar guides cooperating with recesses made in the earth plane

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse