FR2594259A1

FR2594259A1 - POWER DISTRIBUTION DEVICE IN A WAVEGUIDE OPERATING IN LINEAR POLARIZATION.

Info

Publication number: FR2594259A1
Application number: FR8601770A
Authority: FR
Inventors: Philippe Ginestet; Philippe Gourlain; Regis Lenormand; Gerard Raguenet
Original assignee: Alcatel Espace Industries SA
Current assignee: Alcatel Espace Industries SA
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1987-08-14
Also published as: FR2594259B1; ES2026470T3; DE3773692D1; EP0232901B1; EP0232901A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif répartiteur de puissance dans un guide d'ondes 10 fonctionnant en polarisation linéaire alimenté par une onde, de longueur d'onde lambda g, en mode fondamental. Ce dispositif comprend en son extrémité un second guide 11 à la coupure formant un plan de court-circuit 18 avec le premier guide, et au moins deux fentes radiales 14, 15 de directions perpendiculaires, disposées à la périphérie du premier guide à une distance déterminée du plan de court-circuit 18 de manière telle que l'énergie couplée dans ces fentes soit maximum, la direction radiale de l'une de ces fentes formant un angle déterminé par rapport du plan de polarisation de l'onde incidente dans le plan moyen perpendiculaire à ces deux fentes 14, 15. Application au domaine des hyperfréquences. (CF DESSIN DANS BOPI)The invention relates to a power distribution device in a waveguide 10 operating in linear polarization supplied by a wave, of wavelength lambda g, in fundamental mode. This device comprises at its end a second guide 11 at the cut forming a short-circuit plane 18 with the first guide, and at least two radial slots 14, 15 in perpendicular directions, arranged at the periphery of the first guide at a determined distance of the short-circuit plane 18 in such a way that the energy coupled into these slots is maximum, the radial direction of one of these slots forming a determined angle with respect to the plane of polarization of the incident wave in the mean plane perpendicular to these two slots 14, 15. Application to the microwave domain. (CF DRAWING IN BOPI)

Description

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Dispositif répartiteur de puissance dans un guide d'ondes fonctionnant en polarisation linéaire La présente invention se rapporte à un dispositif répartiteur de The present invention relates to a device for distributing power in a waveguide operating in linear polarization.

puissance dans un guide d'ondes fonctionnant en polarisation linéaire. power in a waveguide operating in linear polarization.

Ce dispositif permet une répartition de puissance entre plusieurs voies radiales à partir d'un guide, de forme par exemple circulaire, This device allows a power distribution between several radial channels from a guide, of circular shape for example,

alimenté en polarisation linéaire. fed with linear polarization.

En matière de répartiteurs de puissance, on connaît les différents In terms of power splitters, we know the different

types de coupleurs (plan E, plan H, en croix) et les diviseurs de puis- types of couplers (E plane, H plane, cross) and the power divisors

sance plan E.E plan.

Les premiers nommés présentent généralement l'inconvénient de di- The first named persons generally have the disadvantage of

mensions importantes tandis que les seconds nommés présentent des while the second nominated

problèmes d'adaptation et d'isolation entre voies. Des critères d'encom- problems of adaptation and isolation between channels. Criteria for

brement limitent en général l'utilisation de tels dispositifs à des generally limit the use of such devices to

niveaux de couplage relativement forts ( > 10 dB). relatively high coupling levels (> 10 dB).

L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients grâce à un The object of the invention is to overcome these disadvantages by means of a

dispositif très compact permettant toutes les gammes de couplage. very compact device allowing all coupling ranges.

La présente invention propose à cet effet un dispositif The present invention proposes for this purpose a device

répartiteur de puissance dans un guide d'ondes fonctionnant en polarisa- power distributor in a waveguide operating in polarization

tion linéaire alimenté par une onde, de longueur d'ondeA g, en mode fondamental, caractérisé en ce qu'il comprend à son extrémité un second guide à la coupure, formant un plan de court-circuit avec le premier guide, et au moins deux fentes radiales de directions perpendiculaires, disposées à la périphérie du premier guide à une distance déterminée du plan de court-circuit de manière telle que l'énergie couplée dans ces fentes soit maximum, la direction de l'une de ces fentes formant un angle déterminé par rapport au plan de polarisation de l'onde incidente dans le linear wave-fed, wavelength A g, fundamental mode, characterized in that it comprises at its end a second guide at the cut, forming a short circuit plane with the first guide, and at least two radial slots of perpendicular directions, disposed at the periphery of the first guide at a predetermined distance from the short-circuit plane so that the energy coupled in these slots is maximum, the direction of one of these slots forming an angle determined with respect to the plane of polarization of the incident wave in the

plan moyen perpendiculaire à ces deux fentes. average plane perpendicular to these two slits.

Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, ce dispo- According to a preferred embodiment of the invention, this arrangement

sitif comprend au moins une fente radiale secondaire disposée à une distance k a, k étant un nombre entier plus grand ou égal à un, du plan moyen perpendiculaire aux deux premières fentes de direction radiale telle qu'elle forme un angle déterminé par rapport au plan de device comprises at least one secondary radial slot disposed at a distance k a, where k is an integer greater than or equal to one, of the mean plane perpendicular to the first two radial direction slots such that it forms an angle determined with respect to the plane of

polarisation de l'onde dans le plan moyen perpendiculaire à cette fente. polarization of the wave in the mean plane perpendicular to this slot.

Cette disposition permet d'obtenir des écarts importants des ni- This provision makes it possible to obtain significant differences in

- 2 - veaux de couplage entre voies et de proposer sous un encombrement réduit - 2 - linkage calves between tracks and to offer under a small footprint

un nombre important de voies couplées. a large number of coupled pathways.

Avantageusement la présente invention propose un dispositif dans lequel des filtres passe-bas sont disposés au niveau de chaque fente radiale de manière à ramener un plan de court-circuit au niveau de chacune de ces fentes pour des fréquences supérieures à une bande de fréquence déterminée, et dans lequel le second guide est lui aussi muni en son extrémité d'un guide à la coupure de diamètre inférieur, et de Advantageously, the present invention proposes a device in which low-pass filters are arranged at each radial slot so as to bring a short-circuit plane at each of these slots for frequencies higher than a determined frequency band. and in which the second guide is also provided at its end with a guide at the cut of smaller diameter, and

deux fentes radiales de directions perpendiculaires disposées à la péri- two radial slots of perpendicular directions arranged at the

phérie du second guide à une distance déterminée du plan de court-cicuit the second guide at a fixed distance from the short-cicuit plane

entre le premier et le second guide. between the first and the second guide.

Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, ce dispositif est un dispositif dans lequel en ce que le second gyide comprend au moins une fente radiale secondaire (47) disposée à k /2' According to a preferred embodiment of the invention, this device is a device in which the second gyide comprises at least one secondary radial slot (47) arranged at k / 2 '

k étant un nombre entier plus grand ou égal à un, du plan moyen perpendi- k being an integer greater than or equal to one, of the mean plane perpendicular to

culaire aux deux premières fentes.eyelike to the first two slots.

Cette disposition permet avantageusement de transmettre plusieurs This arrangement advantageously makes it possible to transmit several

bandes de fréquences.frequency bands.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront The features and advantages of the invention will emerge

d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limita- Moreover, from the description that follows, by way of nonlimiting example,

tif, en référence aux ftigurs annexées: tif, with reference to the attached ftigurs:

La figure 1 illustre une vue schématique en perspective d'une réa- Figure 1 illustrates a schematic perspective view of a real

lisation du dispositif de l'invention comportant un guide principal muni de trois guides d'accès; La figure 2 illustre une vue schématique en perspective d'une réalisation du dispositif de l'invention comportant un guide principal muni de cinq guides d'accès; Les figures 3 et 4 sont deux représentations schématiques de la direction du plan de polarisation de l'onde incidente dans un plan de coupe du guide d'accès secondaire orthogonalement au guide principal, respectivement avant et après couplage dans ce guide d'accès; La figure 5 illustre une vue schématique en perspective d'une variante du dispositif de l'invention regroupant en série deux use of the device of the invention comprising a main guide provided with three access guides; Figure 2 illustrates a schematic perspective view of an embodiment of the device of the invention comprising a main guide provided with five access guides; FIGS. 3 and 4 are two diagrammatic representations of the direction of the plane of polarization of the incident wave in a section plane of the secondary access guide orthogonal to the main guide, respectively before and after coupling in this access guide; FIG. 5 illustrates a schematic perspective view of a variant of the device of the invention grouping in series two

dispositifs comme celui représenté à la figure 1. devices like the one shown in Figure 1.

Le dispositif de l'invention comporte un guide d'ondes -3- principal 10, de forme par exemple circulaire, qui se prolonge à une The device of the invention comprises a main waveguide 10, of circular shape for example, which extends to a

extrémité par un guide 11 de même forme, mais de diamètre inférieur. end by a guide 11 of the same shape, but of smaller diameter.

Deux guides d'accès 12, 13 orthogonaux au guide principal 10 et orthogonaux entre eux sont couplés à ce guide principal 10 par deux fentes résonantes 14, 15 situées dans un même plan moyen transverse à Two access guides 12, 13 orthogonal to the main guide 10 and orthogonal to each other are coupled to this main guide 10 by two resonant slots 14, 15 located in the same transverse plane average to

une distance 1 déterminée du plan 18 formé par la liaison du guide prin- a determined distance 1 from the plane 18 formed by the connection of the main guide

cipal 10 et du guide 11.10 and guide 11.

Sur la figure 1 un guide d'accès secondaire 16 est disposé perpendiculairement et radialement au guide principal 10 à une distance In FIG. 1, a secondary access guide 16 is arranged perpendicularly and radially to the main guide 10 at a distance

-2 au plan moyen perpendiculaire aux fentes 14 et 15. Ce guide d'ac- -2 in the mean plane perpendicular to the slots 14 and 15. This guide to ac-

cés 16 est couplé à ce guide principal 10 par une fente résonante 17. 16 is coupled to this main guide 10 by a resonant slot 17.

Sur la figure 2 plusi urs guides d'accès 20, 21, 22 secondaires, situés à des distances k È2 k étant un nombre entier et plus grand que un, du plan moyen perpendiculaire aux fentes 14 et 15, et In FIG. 2, two secondary access guides 20, 21, 22 located at distances k È2 k being an integer and greater than one, from the mean plane perpendicular to the slots 14 and 15, and

respectivement couplés au guide principal 10 par des fentes résonan- respectively coupled to the main guide 10 by resonant slots

tes 23, 24, 25, ont été représentés. 23, 24, 25 have been shown.

En fonctionnement une onde polarisée linéairement selon le monde fondamental de longueur d'onde t g, se propage dans le guide principal 10 à partir de son extrémité libre 26. La fente résonante 17 représentée à la figure 1, ou les fentes 23, 24, 25 représentées à la figure 2 assurent le couplage des composantes de l'onde qui leur sont respectivement parallèles, c'est-à-dire les composantes qui correspondent à la projection de la polarisation principale suivant des angles f i, chaque angle'f i étant la position angulaire de chaque fente In operation a linearly polarized wave in the fundamental world of wavelength λg, propagates in the main guide 10 from its free end 26. The resonant slot 17 shown in Figure 1, or the slots 23, 24, 25 represented in FIG. 2 provide the coupling of the components of the wave which are respectively parallel to them, that is to say the components which correspond to the projection of the principal polarization along angles f 1, each angle f i being the angular position of each slot

par rapport à cette polarisation.relative to this polarization.

Le plan de jonction 18 du guide principal 10 et du guide 11 forme un plan de court-circuit, réalisé par ce guide 11 à la coupure pour le The junction plane 18 of the main guide 10 and the guide 11 forms a short-circuit plane, made by this guide 11 at the cut-off for the

mode fondamental dans la bande de fréquence considérée. fundamental mode in the considered frequency band.

Les fentes 14 et 15 présentent un écart angulaire de 900 afin de capter toute l'énergie incidente. De manière connue de l'homme de l'art les deux fentes 14 et 15 sont disposées.à une distance 1 du plan de Slots 14 and 15 have an angular offset of 900 to capture all incident energy. In a manner known to those skilled in the art, the two slots 14 and 15 are arranged at a distance 1 from the plane of

court-circuit telle que l'énergie couplée dans ces fentes soit maximum. short circuit such that the coupled energy in these slots is maximum.

La direction de l'une de ces deux fentes forme un angle déterminé par rapport au plan de polarisation de l'onde incidente dans le plan moyen perpendiculaire à ces deux fentes, de manière à fixer la répartition de 4- The direction of one of these two slots forms an angle determined with respect to the plane of polarization of the incident wave in the mean plane perpendicular to these two slots, so as to fix the distribution of 4-

puissance entre ces deux fentes.power between these two slots.

Les fentes de couplages secondaires réparties sur le guide princi- The secondary coupling slots distributed over the main guide

pal 10 sont situées à une distance convenable (moduloÀg/2) d'un plan de court-circuit pour le mode fondamental dans la bande de fréquence considérée. Les positions angulaires de ces fentes par rapport à la direction de polarisation de l'onde définissent donc les valeurs de pal 10 are located at a suitable distance (moduloAg / 2) from a short-circuit plane for the fundamental mode in the frequency band considered. The angular positions of these slots with respect to the direction of polarization of the wave thus define the values of

couplages attendues.expected couplings.

Ainsi, comme représenté aux figures 3 et 4 la composante 30 de la Thus, as shown in FIGS. 3 and 4, the component 30 of the

polarisation de l'onde incidente 31 perpendiculaire au plan de la fen- polarization of the incident wave 31 perpendicular to the plane of the

te 17 est transmise, par contre la composante 32 parallèle à ce plan ne l'est pas, elle est couplée, par exemple à 3 dB, dans cette fente 17; la figure 3 représentant une coupe transversale du dispositif de it is transmitted, against the component 32 parallel to this plane is not, it is coupled, for example 3 dB, in this slot 17; FIG. 3 represents a cross-section of the device of

l'invention dans un plan perpendiculaire à la fente 17, avec une repré- the invention in a plane perpendicular to the slot 17, with a representation

sentation schématique de la direction de polarisation 31 de l'onde incidente et celle de ses deux composantes orthogonales 30 et 32 considérées avant couplage dans la fente 17, et la figure 4 représentant diagrammatic representation of the polarization direction 31 of the incident wave and that of its two orthogonal components 30 and 32 considered before coupling in the slot 17, and FIG.

les mêmes données 30', 31', 32' après couplage. L'angle de la polarisa- the same data 30 ', 31', 32 'after coupling. The angle of polarization

tion de l'onde incidente par rapport à la verticale a varié et est tion of the incident wave with respect to vertical has varied and is

devenu un angle r ' après couplage dans la fente 17. become an angle r 'after coupling in the slot 17.

Le dispositif répartiteur de l'invention n'est pas limité à une seule bande de fréquence, on peut disposer, comme représenté à la figure 5 au niveau de chaque fente couplée au premier guide principal un filtre passebas (35, 36, 37) qui ramène un plan de court-circuit au The distribution device of the invention is not limited to a single frequency band, it can be arranged, as represented in FIG. 5, at each slot coupled to the first main guide a low-pass filter (35, 36, 37) which bring back a short circuit plan to

niveau de la fente correspondante (14, 15, 17) pour les fréquences supé- the corresponding slot level (14, 15, 17) for the higher frequencies

rieures à la bande de fréquences à extraire. beyond the frequency band to be extracted.

Le deuxième guide 11 à la coupure peut-être lui aussi muni de plusieurs fentes, par exemple au nombre de trois (44, 45, 47) comme sur la figure 1, à sa périphérie et couplées avec lui de même manière que pour le premier guide principal, un troisième guide 50 à la coupure étant The second guide 11 at the cutoff may also be provided with several slots, for example three in number (44, 45, 47) as in FIG. 1, at its periphery and coupled with it in the same way as for the first one. main guide, a third guide 50 to the break being

disposé à l'extrémité de ce second guide. disposed at the end of this second guide.

Des filtres passe-bas, permettant de sélectionner une bande de fréquences supérieure à la première peuvent de même être alors disposés Low-pass filters, allowing to select a band of frequencies higher than the first one can likewise then be arranged

au niveau de ces trois fentes 44, 45 et 47. at these three slots 44, 45 and 47.

Il est donc possible d'avoir aussi plusieurs guides couplés à It is therefore possible to have several guides coupled to

différentes fentes, de la manière décrite précédemment. different slots, as previously described.

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On peut faire tourner, en entrée du guide, le plan de polarisation de l'onde incidente, de manière discrète ou de manière continue avec un générateur. On obtient alors pour chaque sortie couplée, formée d'une The plane of polarization of the incident wave can be rotated, at the input of the guide, discretely or continuously with a generator. We then obtain for each coupled output, formed of a

fente et d'un guide d'accès, des niveaux de signaux qui évoluent. slot and an access guide, changing signal levels.

Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et It is understood that the present invention has not been described and

représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra rempla- represented only as a preferential example and that we can replace

cer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans pour its constituent elements by equivalent elements without

autant sortir du cadre de l'invention. as far out of the scope of the invention.

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Claims

CLAIMS:

1 / Power distribution device in a waveguide (10)

in the linear mode, characterized in that it comprises at its end a second guide (11) at the cutout forming a plane (18) of shortcircuit with the first guide, and at least two slots

radial axes (14, 15) in perpendicular directions disposed at the

of the first guide at a given distance from the plane (18) of

circuit in such a way that the energy coupled in the slots is maximum, the radial direction of one of these slots forming an angle determined with respect to the plane of polarization of the incident wave in the

mean plane perpendicular to these two slots (14, 15).

2 / Apparatus according to claim 1 characterized in that it comprises at least a secondary radial slot (17) disposed at a distance k, where k is an integer greater than or equal to one, of

plane perpendicular to the first two slots (14, 15) of direction

radially as it forms a given angle with respect to the plane of polarization of the wave in the mean plane perpendicular to this slot.

3 / Apparatus according to any one of claims 1 or 2, characterized

in that low-pass filters (35, 36, 37) are arranged at each radial slot (14, 15, 17) so as to return a short-circuit plane at each of these slots for frequencies above a predetermined frequency band, and in that the second guide (11) is also provided at its end with a guide (50) at the cut-off of a smaller diameter, and with two radial slots (44, 45). perpendicular directions disposed at the periphery of the second guide (11) at a predetermined distance from the short circuit plane between the

first and second guide.

4 / Apparatus according to claim 3, characterized in that the second guide comprises at least one secondary radial slot (47) arranged at k 2, k being an integer greater than or equal to one, of the plane

perpendicular to the first two slots.

Apparatus according to any one of the preceding claims,

Characterized in that the first waveguide (10) and each cut-off guide (11, 50) are of

circular shape.

6 / Apparatus according to any one of the preceding claims,

characterized in that each resonant slot is coupled to a rectangular shaped access guide.