FR3090218A1 - Polarization conversion panel - Google Patents
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Abstract
Panneau de conversion de polarisation (PAN) comprenant une pluralité de cellules de conversion de polarisation (CEL) agencées en réseau compact régulier, chaque cellule du réseau comprenant un guide d’ondes métallique (GON) délimité par un port d’entrée (POE) et par un port de sortie (POS), le guide d’ondes métallique (GON) supportant un premier et un deuxième modes dégénérés à polarisations croisées et sensiblement linéaires, un tronçon du guide d’ondes (GON) de chaque cellule (CEL), appelé tronçon principal (TP), étant configuré pour que le premier et le deuxième modes dégénérés se propagent avec des vitesses de phase différentes. Figure pour l’abrégé : Fig. 8APolarization conversion panel (PAN) comprising a plurality of polarization conversion cells (CEL) arranged in a regular compact array, each cell of the array comprising a metallic waveguide (GON) bounded by an input port (POE) and via an output port (POS), the metallic waveguide (GON) supporting a first and a second degenerate mode with crossed and substantially linear polarizations, a section of the waveguide (GON) of each cell (CEL) , called main leg (TP), being configured so that the first and second degenerate modes propagate with different phase velocities. Figure for abstract: Fig. 8A
Description
DescriptionDescription
Titre de l'invention : Panneau de conversion de polarisationTitle of the invention: Polarization conversion panel
[0001] L'invention s’applique aux domaines des télécommunications, dans la gamme des ondes hyperfréquences (1 GHz-300 GHz). Elle porte en particulier sur un panneau de conversion de polarisation constitué d’une pluralité de cellules de conversion. Elle porte enfin sur une antenne comprenant une pluralité de sources configurées pour rayonner en polarisation linéaire, et comprenant également un panneau de conversion de polarisation.The invention applies to the fields of telecommunications, in the range of microwave waves (1 GHz-300 GHz). It relates in particular to a polarization conversion panel made up of a plurality of conversion cells. Finally, it relates to an antenna comprising a plurality of sources configured to radiate in linear polarization, and also comprising a polarization conversion panel.
[0002] Sur une liaison de télécommunications entre un émetteur et un récepteur, l’antenne émettrice et l’antenne réceptrice ne sont pas nécessairement accordées selon le même état de polarisation. Un contrôle de la polarisation peut alors s’avérer nécessaire, en vue d’obtenir un bilan de liaison optimal entre l’émetteur et le récepteur. En particulier, pour une liaison entre un satellite et un porteur mobile au sol, il est préférable que l’antenne émettrice et l’antenne réceptrice soient en polarisation circulaire.[0002] On a telecommunications link between a transmitter and a receiver, the transmitting antenna and the receiving antenna are not necessarily tuned according to the same polarization state. Polarization control may then be necessary in order to obtain an optimal link budget between the transmitter and the receiver. In particular, for a link between a satellite and a mobile carrier on the ground, it is preferable that the transmitting antenna and the receiving antenna are in circular polarization.
[0003] Deux types de solutions sont classiquement utilisées. Elles agissent soit directement au niveau de la source d’excitation de l’antenne, soit au niveau de son ouverture rayonnante.Two types of solutions are conventionally used. They act either directly at the source of excitation of the antenna, or at its radiant opening.
[0004] La première solution consiste à contrôler la polarisation au niveau de la source d’excitation de l’antenne. Cette solution est particulièrement facile à implémenter lorsqu’il s’agit de générer des polarisations linéaires, ce qui peut se faire en orientant, dans le plan de l’onde, l’élément rayonnant (du type dipôle, patch, cornet) selon la direction souhaitée. Lorsqu’il est question de générer une polarisation circulaire, le contrôle de la polarisation au niveau de la source d’excitation de l’antenne devient beaucoup plus complexe à mettre en œuvre. Une des solutions existantes consiste à utiliser des duplexeurs de polarisation (ou OMT pour Orthogonal Mode Transducer). Pour chaque source d’antenne, le duplexeur de polarisation a un port pour des signaux en polarisation verticale, et un port pour des signaux en polarisation horizontale, afin de combiner (ou de dissocier) les signaux en polarisation verticale et les signaux en polarisation horizontale. Cette solution n’est toutefois pas satisfaisante pour des antennes multi-sources, dans la mesure où un des deux ports est situé sur le côté par rapport à la direction de rayonnement. Ainsi, l’encombrement des ports est difficilement compatible avec une mise en réseau de sources disposées côte à côte.The first solution is to control the polarization at the source of excitation of the antenna. This solution is particularly easy to implement when it comes to generating linear polarizations, which can be done by orienting, in the plane of the wave, the radiating element (of the dipole, patch, cornet type) according to the desired direction. When it comes to generating circular polarization, controlling polarization at the antenna excitation source becomes much more complex to implement. One of the existing solutions consists in using polarization duplexers (or OMT for Orthogonal Mode Transducer). For each antenna source, the polarization duplexer has a port for vertical polarization signals, and a port for horizontal polarization signals, in order to combine (or dissociate) the vertical polarization signals and the horizontal polarization signals . However, this solution is not satisfactory for multi-source antennas, since one of the two ports is located on the side relative to the direction of radiation. Thus, the congestion of the ports is hardly compatible with a networking of sources arranged side by side.
[0005] Le contrôle de la polarisation au niveau de la source d’excitation de l’antenne peut également être réalisé par un polariseur à iris ou à septum. Le polariseur à iris est composé d’un guide d’ondes dans lequel se trouve un iris, qui constitue une discontinuité capacitive pour une polarisation linéaire, et inductive pour l’autre polarisation linéaire. Un déphasage est ainsi généré entre les deux polarisations, afin d’obtenir notamment une polarisation circulaire. Le polariseur à septum est également composé d’un guide d’ondes, dans lequel se trouve une paroi en forme d’escaliers. La polarisation horizontale, prélevée d’un côté de la paroi du guide d’ondes, est convertie en polarisation circulaire gauche, et la polarisation verticale, prélevée du côté opposé, en polarisation circulaire droite. Les ports d’entrée des deux polarisations sont généralement courbés à angle droit avant l’accès dans le septum, l’intégration pouvant alors s’avérer complexe pour un nombre élevé de sources. Par ailleurs, les solutions utilisant les polariseurs à iris ou à septum ne sont pas satisfaisantes car elles comprennent des structures métalliques (le septum ou l’iris) dans une autre structure métallique (le guide d’ondes), complexifiant leur conception. Ces solutions ont enfin une bande de fréquence limitée.Polarization control at the antenna excitation source can also be achieved by an iris or septum polarizer. The iris polarizer is composed of a waveguide in which there is an iris, which constitutes a capacitive discontinuity for one linear polarization, and inductive for the other linear polarization. A phase shift is thus generated between the two polarizations, in order to obtain in particular a circular polarization. The septum polarizer also consists of a waveguide, in which there is a staircase-like wall. The horizontal polarization, taken from one side of the waveguide wall, is converted to left circular polarization, and the vertical polarization, taken from the opposite side, to right circular polarization. The input ports of the two polarizations are usually curved at right angles before entering the septum, which can be complex for a large number of sources. Furthermore, solutions using iris or septum polarizers are not satisfactory because they include metallic structures (the septum or iris) in another metallic structure (the waveguide), making their design more complex. These solutions finally have a limited frequency band.
[0006] Ainsi, de par leur encombrement et leur complexité, les solutions implémentées au niveau de la source d’excitation de l’antenne sont difficilement intégrables dans des antennes multi-sources, qu’il s’agisse d’antennes réseaux ou d’antennes multifaisceaux.Thus, due to their size and their complexity, the solutions implemented at the level of the antenna excitation source are difficult to integrate into multi-source antennas, whether they are network or multibeam antennas.
[0007] Afin de permettre une approche plus adaptée à un nombre élevé de sources, la deuxième solution consiste à utiliser une surface du type demi-onde (conversion de polarisation horizontale en polarisation verticale, ou inversement) ou quart-onde (transformation d’une polarisation linéaire en polarisation circulaire) dans l’ouverture rayonnante de l’antenne. Ceci peut être réalisé de différentes manières, par exemple à l’aide de réseaux métalliques, de méta-matériaux anisotropes, de matériaux chiraux, de grilles métalliques, de surfaces sélectives en fréquence, ou encore de méta-surfaces. Le document WO 2015/004411 divulgue un convertisseur de polarisation de type surface quart d’onde, comprenant une surface sélective en fréquence composée d’une ligne à méandres rectangulaire conductrice disposée sur un substrat, et d’une bande métallique rectangulaire disposée entre chaque méandre. L’implémentation d’un tel convertisseur sur de grandes surfaces, pour un nombre élevé de sources, et pour des surfaces de grand diamètre, peut poser des problèmes de tenue mécanique, liés notamment à la faible épaisseur du convertisseur. Par ailleurs, l’empilement de plusieurs surfaces sélectives en fréquence, qui permet d’améliorer le comportement en bande et de diminuer les pertes par réflexion, peut présenter des difficultés de fabrication.In order to allow an approach more suited to a high number of sources, the second solution consists in using a surface of the half-wave type (conversion from horizontal polarization to vertical polarization, or vice versa) or quarter-wave (transformation of linear polarization in circular polarization) in the radiating opening of the antenna. This can be done in different ways, for example using metallic networks, anisotropic meta-materials, chiral materials, metallic grids, frequency selective surfaces, or even meta-surfaces. Document WO 2015/004411 discloses a polarization converter of the quarter wave surface type, comprising a frequency selective surface composed of a conductive rectangular meander line disposed on a substrate, and of a rectangular metal strip disposed between each meander . The implementation of such a converter on large surfaces, for a large number of sources, and for large diameter surfaces, can pose mechanical resistance problems, linked in particular to the thin thickness of the converter. Furthermore, the stacking of several frequency-selective surfaces, which makes it possible to improve the band behavior and to reduce the losses by reflection, can present manufacturing difficulties.
[0008] Dans tous les cas, il est difficile d’associer à la fois une bonne tenue mécanique, un bon comportement en bande, un bon comportement en incidence, un faible niveau de réflexion, une bonne pureté de polarisation (en particulier pour la conversion de polarisation linéaire en polarisation circulaire), avec des techniques de fabrication peu onéreuses.In all cases, it is difficult to combine both good mechanical strength, good band behavior, good incidence behavior, low level of reflection, good polarization purity (in particular for the conversion from linear polarization to circular polarization), with inexpensive manufacturing techniques.
[0009] Le but de l’invention est de remédier aux inconvénients des convertisseurs de polarisation connus et de réaliser un convertisseur de polarisation présentant les avantages précités.The object of the invention is to remedy the drawbacks of known polarization converters and to produce a polarization converter having the aforementioned advantages.
[0010] Un objet de l’invention est donc un panneau de conversion de polarisation comprenant une pluralité de cellules de conversion de polarisation agencées en réseau compact régulier, chaque cellule du réseau comprenant un guide d’ondes métallique délimité par un port d’entrée et par un port de sortie, le guide d’ondes métallique supportant un premier et un deuxième modes dégénérés à polarisations croisées et sensiblement linéaires, caractérisé en ce qu’un tronçon du guide d’ondes de chaque cellule, appelé tronçon principal, est configuré pour que le premier et le deuxième modes dégénérés se propagent avec des vitesses de phase différentes.An object of the invention is therefore a polarization conversion panel comprising a plurality of polarization conversion cells arranged in a regular compact network, each cell of the network comprising a metal waveguide delimited by an input port. and by an output port, the metal waveguide supporting a first and a second degenerate modes with crossed polarizations and substantially linear, characterized in that a section of the waveguide of each cell, called main section, is configured so that the first and second degenerate modes propagate with different phase velocities.
[0011] Avantageusement, le guide d’ondes dispose d’une section transverse ayant au moins quatre axes de symétrie, et étant rempli partiellement d’un matériau diélectrique disposé le long de l’axe de propagation du guide d’ondes, le matériau diélectrique ayant, dans le tronçon principal, une section dans le plan transverse présentant au plus deux axes de symétrie.Advantageously, the waveguide has a cross section having at least four axes of symmetry, and being partially filled with a dielectric material disposed along the axis of propagation of the waveguide, the material dielectric having, in the main section, a section in the transverse plane having at most two axes of symmetry.
[0012] Avantageusement, le guide d’ondes comprend au moins un tronçon dit secondaire, dans lequel le matériau diélectrique a une section dans le plan transverse présentant au moins quatre axes de symétrie, ou étant dépourvue de matériau diélectrique.Advantageously, the waveguide comprises at least one so-called secondary section, in which the dielectric material has a section in the transverse plane having at least four axes of symmetry, or being devoid of dielectric material.
[0013] Avantageusement, le guide d’ondes comprend au moins un tronçon dit de transition, dans lequel les dimensions de la section du matériau diélectrique diminuent ou augmentent progressivement depuis le tronçon principal et selon l’axe de propagation.Advantageously, the waveguide comprises at least one so-called transition section, in which the dimensions of the section of the dielectric material decrease or increase progressively from the main section and along the axis of propagation.
[0014] Avantageusement, le tronçon de transition est disposé entre le tronçon principal et le tronçon secondaire, et est configuré pour adapter la section du matériau diélectrique dans le tronçon principal à la section du matériau diélectrique dans le tronçon secondaire.Advantageously, the transition section is disposed between the main section and the secondary section, and is configured to adapt the section of the dielectric material in the main section to the section of the dielectric material in the secondary section.
[0015] Avantageusement, le guide d’ondes est équipé de nervures internes, les nervures internes ayant une section dans le plan transverse présentant au moins trois axes de symétrie.Advantageously, the waveguide is equipped with internal ribs, the internal ribs having a section in the transverse plane having at least three axes of symmetry.
[0016] Avantageusement, le port d’entrée et le port de sortie sont espacés d’une longueur telle qu’il y ait une différence de phase de +/-90° modulo 180° entre les deux modes dégénérés au niveau du port de sortie (POS).Advantageously, the input port and the output port are spaced apart by a length such that there is a phase difference of +/- 90 ° modulo 180 ° between the two degenerate modes at the port of exit (POS).
[0017] En variante, le port d’entrée et le port de sortie sont espacés d’une longueur telle qu’un parmi les deux modes dégénérés soit déphasé de +/-180° modulo 360° entre le port d’entrée et le port de sortie.As a variant, the input port and the output port are spaced by a length such that one of the two degenerate modes is phase shifted by +/- 180 ° modulo 360 ° between the input port and the port of exit.
[0018] Avantageusement, chaque cellule de conversion de polarisation comprend une couche d’adaptation d’impédance, constituée d’un substrat diélectrique et/ou d’un empilement de matériaux diélectriques massifs et/ou structurés, et disposée en dehors du guide d’ondes, face au port d’entrée et/ou de sortie.Advantageously, each polarization conversion cell comprises an impedance matching layer, consisting of a dielectric substrate and / or a stack of solid and / or structured dielectric materials, and arranged outside the guide d 'waves, facing the port of entry and / or exit.
[0019] Avantageusement, chaque cellule de conversion de polarisation comprend une couche polarisante, transparente pour une polarisation souhaitée, et disposée du côté du port de sortie.Advantageously, each polarization conversion cell comprises a polarizing layer, transparent for a desired polarization, and disposed on the side of the output port.
[0020] Avantageusement, le guide d’ondes est fermé à une extrémité par un plan métallique.Advantageously, the waveguide is closed at one end by a metal plane.
[0021] Avantageusement, le guide d’ondes est biseauté au niveau du port d’entrée et du port de sortie.Advantageously, the waveguide is bevelled at the entry port and the exit port.
[0022] Avantageusement, les guides d’ondes de toutes les cellules de conversion de polarisation ont une section extérieure carrée dans le plan transverse, les cellules de conversion de polarisation étant agencées selon un réseau à maille carrée.Advantageously, the waveguides of all the polarization conversion cells have a square outside section in the transverse plane, the polarization conversion cells being arranged in a square mesh network.
[0023] En variante, les guides d’ondes de toutes les cellules de conversion de polarisation ont une section extérieure hexagonale dans le plan transverse, les cellules de conversion de polarisation étant agencées selon un réseau en nid d’abeille.Alternatively, the waveguides of all the polarization conversion cells have a hexagonal outer section in the transverse plane, the polarization conversion cells being arranged in a honeycomb network.
[0024] En variante, les guides d’ondes de toutes les cellules de conversion de polarisation ont une section extérieure circulaire dans le plan transverse, les cellules de conversion de polarisation étant agencées selon un réseau à maille triangulaire.Alternatively, the waveguides of all the polarization conversion cells have a circular outer section in the transverse plane, the polarization conversion cells being arranged in a triangular mesh network.
[0025] Avantageusement, le matériau diélectrique de chaque cellule de conversion de polarisation possède, dans le tronçon principal, un premier axe de symétrie et un deuxième axe de symétrie, le matériau diélectrique ayant une première dimension selon une première direction parallèle au premier axe de symétrie, et une deuxième dimension selon une deuxième direction parallèle au deuxième axe de symétrie, un remplissage en matériau diélectrique étant réalisé conformément à un premier taux de remplissage selon la première direction, et à un deuxième taux de remplissage selon la deuxième direction, le premier taux de remplissage et le deuxième taux de remplissage ayant des valeurs différentes.Advantageously, the dielectric material of each polarization conversion cell has, in the main section, a first axis of symmetry and a second axis of symmetry, the dielectric material having a first dimension in a first direction parallel to the first axis of symmetry, and a second dimension in a second direction parallel to the second axis of symmetry, a filling of dielectric material being carried out in accordance with a first filling rate in the first direction, and a second filling rate in the second direction, the first filling rate and the second filling rate having different values.
[0026] L’invention se rapporte également à une antenne comprenant une pluralité de sources configurées pour rayonner en polarisation linéaire, et un panneau de conversion de polarisation précité, chaque source étant disposée face à une cellule de conversion de polarisation.The invention also relates to an antenna comprising a plurality of sources configured to radiate in linear polarization, and an abovementioned polarization conversion panel, each source being arranged opposite a polarization conversion cell.
[0027] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple.Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge on reading the description made with reference to the accompanying drawings given by way of example.
[0028] [fig.l] La figure 1 représente une coupe longitudinale d’une cellule de polarisation selon l’invention, comprenant une portion principale, une portion de transition, une zone secondaire, une couche d’adaptation d’impédance, et une couche polarisante.[Fig.l] FIG. 1 represents a longitudinal section of a polarization cell according to the invention, comprising a main portion, a transition portion, a secondary zone, an impedance matching layer, and a polarizing layer.
[0029] [fig.2A] La figure 2A représente une coupe, dans le plan transverse, d’une portion principale de forme rectangulaire d’une cellule de conversion de polarisation selon l’invention.[Fig.2A] Figure 2A shows a section, in the transverse plane, of a main portion of rectangular shape of a polarization conversion cell according to the invention.
[0030] [fig.2B] La figure 2B représente une coupes, dans le plan transverse, d’une portion principale de forme elliptique, d’une cellule de conversion de polarisation selon l’invention.[Fig.2B] Figure 2B shows a section, in the transverse plane, of a main portion of elliptical shape, of a polarization conversion cell according to the invention.
[0031] [fig-3] La figure 3 représente une coupe, dans le plan transverse, d’une portion secondaire, de forme carrée, d’une cellule de conversion de polarisation selon l’invention.[Fig-3] Figure 3 shows a section, in the transverse plane, of a secondary portion, of square shape, of a polarization conversion cell according to the invention.
[0032] [fig.4] La figure 4 représente une coupe, dans le plan transverse, d’une portion principale, sous forme de nervures, d’une cellule de conversion de polarisation selon l’invention.[Fig.4] Figure 4 shows a section, in the transverse plane, of a main portion, in the form of ribs, of a polarization conversion cell according to the invention.
[0033] [fig.5] La figure 5 représente un graphe illustrant la correspondance entre la longueur de la cellule de conversion selon l’invention et la phase des deux composantes principales des modes en sortie de cellule.[Fig.5] Figure 5 shows a graph illustrating the correspondence between the length of the conversion cell according to the invention and the phase of the two main components of the modes at cell output.
[0034] [fig.6] La figure 6 représente une coupe longitudinale d’une cellule de polarisation selon l’invention, comprenant notamment un plan métallique.[Fig.6] Figure 6 shows a longitudinal section of a polarization cell according to the invention, comprising in particular a metallic plane.
[0035] [fig.7] La figure 7, une coupe longitudinale d’une cellule de polarisation selon l’invention, avec un guide d’ondes biseauté.[Fig.7] Figure 7, a longitudinal section of a polarization cell according to the invention, with a beveled waveguide.
[0036] [fig.8A] La figure 8A représente un panneau de conversion de polarisation selon l’invention constitués d’un agencement de guides d’ondes carrés.[Fig.8A] Figure 8A shows a polarization conversion panel according to the invention consisting of an arrangement of square waveguides.
[0037] [fig.8B] La figure 8B représente un panneau de conversion de polarisation selon l’invention constitués d’un agencement de guides d’ondes hexagonaux.[Fig.8B] Figure 8B shows a polarization conversion panel according to the invention consisting of an arrangement of hexagonal waveguides.
[0038] [fig.8C] La figure 8C représente un panneau de conversion de polarisation selon l’invention constitués d’un agencement de guides d’ondes circulaires.[Fig.8C] Figure 8C shows a polarization conversion panel according to the invention consisting of an arrangement of circular waveguides.
[0039] [fig.9] La figure 9 représente quatre cellules suivant différents plans, de la composante principale du champ électrique pour chacun des modes, pour un panneau de conversion de polarisation selon l’invention.[Fig. 9] Figure 9 shows four cells along different planes, of the main component of the electric field for each of the modes, for a polarization conversion panel according to the invention.
[0040] La figure 1 illustre une coupe longitudinale d’une cellule de conversion selon l’invention. La cellule de conversion de polarisation CEL comprend un port d’entrée POE, au niveau duquel est injectée une onde électromagnétique plane polarisée linéairement, par l’intermédiaire d’une source, non représentée. La cellule comprend également un port de sortie POS, au niveau duquel est récupérée la polarisation souhaitée (circulaire, ou linéaire). La cellule de conversion est composée d’un guide d’ondes métallique GON. Par « guide d’ondes métallique », on entend un guide d’ondes dont les parois sont faites massivement de métal, ou bien avec une plaque métallisée, par exemple sur un substrat polymère. Le guide d’onde GON peut avoir notamment une section transverse en forme de carré, de cercle ou encore d’hexagone. En section transverse, le guide d’onde GON peut être fermé sur tout son pourtour, ou être constitué de plaques non jointives. Les guides d’ondes GON ayant une telle section sont particulièrement adaptés pour supporter des modes dégénérés. Des modes sont dits dégénérés dans un guide d’ondes lorsque leur fréquence de coupure est identique. Ces guides d’ondes ont également la particularité de présenter des orientations de champ électriques orthogonales pour les modes dégénérés. La pola risation de l’onde onde électromagnétique incidente peut ainsi être orientée à quarantecinq degrés vis-à-vis des lignes de champs électriques de chacun des modes dégénérés.Figure 1 illustrates a longitudinal section of a conversion cell according to the invention. The polarization conversion cell CEL comprises a POE input port, at the level of which a linearly polarized plane electromagnetic wave is injected, by means of a source, not shown. The cell also includes a POS output port, at which the desired polarization (circular, or linear) is recovered. The conversion cell is made up of a GON metal waveguide. By "metallic waveguide" is meant a waveguide whose walls are made of massive amounts of metal, or else with a metallized plate, for example on a polymer substrate. The GON waveguide may in particular have a cross section in the form of a square, a circle or even a hexagon. In cross section, the GON waveguide can be closed around its entire periphery, or consist of non-contiguous plates. GON waveguides having such a section are particularly suitable for supporting degenerate modes. Modes are said to be degenerate in a waveguide when their cutoff frequency is identical. These waveguides also have the particularity of presenting orthogonal electric field orientations for degenerate modes. The polarization of the incident electromagnetic wave can thus be oriented at forty-five degrees with respect to the electric field lines of each of the degenerate modes.
[0041] En vue longitudinale, le guide d’ondes GON comprend un tronçon principal TP, destiné à générer la conversion de polarisation. De façon optionnelle, il comprend également une couche d’adaptation d’impédance CAI qui peut être située à l’extérieur du guide d’ondes, au niveau du port d’entrée POE et/ou du port de sortie POS. La couche d’adaptation d’impédance CAI peut être constituée d’un substrat diélectrique, d’un empilement de matériaux diélectriques massifs, ou d’un empilement de matériaux diélectriques structurés. La couche d’adaptation d’impédance CAI peut également être constituée d’une combinaison des éléments précités. La constitution de la couche d’adaptation d’impédance CAI dépend essentiellement des contraintes de fabrication (par exemple usinage, fabrication additive) et d’utilisation (par exemple large bande, forte incidence). La cellule de conversion de polarisation CEL selon l’invention peut convertir deux ondes issues d’une source bipolarisation, ou bien issues de deux sources sous différentes incidences. Si la conversion de polarisation d’une seule onde est souhaitée, une couche polarisante CPO peut être disposée au niveau du port de sortie POS, afin d’améliorer la pureté de la polarisation convertie. La couche polarisante CPO, disposée du côté du port de sortie POS est alors transparente pour la polarisation souhaitée, et hautement reflective (ou absorbante) pour les autres polarisations. Par exemple, la couche polarisante CPO peut être constituée d’un réseau de fils métalliques, pour ne laisser passer qu’une seule polarisation linéaire. Enfin, également de façon optionnelle, un tronçon de transition TR peut être disposé entre le tronçon principal TP et un tronçon secondaire TS.In longitudinal view, the GON waveguide includes a main section TP, intended to generate the polarization conversion. Optionally, it also includes a CAI impedance matching layer which can be located outside the waveguide, at the POE input port and / or the POS output port. The CAI impedance matching layer may consist of a dielectric substrate, a stack of solid dielectric materials, or a stack of structured dielectric materials. The CAI impedance matching layer can also consist of a combination of the above elements. The constitution of the CAI impedance matching layer essentially depends on the manufacturing constraints (for example machining, additive manufacturing) and in use (for example broadband, high incidence). The CEL polarization conversion cell according to the invention can convert two waves from a bipolarization source, or else from two sources under different incidences. If polarization conversion of a single wave is desired, a polarizing layer CPO can be placed at the output port POS, in order to improve the purity of the converted polarization. The polarizing layer CPO, disposed on the side of the output port POS is then transparent for the desired polarization, and highly reflective (or absorbent) for the other polarizations. For example, the polarizing layer CPO can be made up of a network of metallic wires, so that only one linear polarization passes. Finally, also optionally, a transition section TR can be arranged between the main section TP and a secondary section TS.
[0042] Les figures 2A et 2B illustrent une vue transverse du tronçon principal, selon un premier mode de réalisation de l’invention. La figure 2A illustre en particulier une vue de la section transversale d’une partie d’un guide d’ondes GON. Selon ce premier mode de réalisation, un guide d’ondes métallique GON est rempli partiellement d’un matériau diélectrique MDI. Sur la figure 2A, un guide d’ondes métalliques GON illustre une coupe, dans le plan transverse, d’un tronçon principal d’un guide d’ondes employé dans l’invention. Le guide d’ondes est rempli, sur au moins une partie de l’axe de propagation (axe Oz sur la figure 2A), d’un matériau diélectrique MDI. Le remplissage en matériau diélectrique MDI ne comprend pas plus de deux axes de symétrie AX1 et AX2. Ce remplissage sera par la suite dénommé « asymétrique ». La section transverse du matériau diélectrique MDI peut ainsi par exemple avoir une forme de rectangle, comme l’illustre la figure 2A, ou d’ellipse, comme l’illustre la figure 2B. La figure 2A illustre le cas où un matériau diélectrique MDI de section rectangulaire est disposé dans le guide d’ondes GON de section carrée, et la figure 2B illustre le cas où un matériau diélectrique MDI de section elliptique est disposé dans le guide d’ondes GON de section circulaire. Ces exemples ne sont pas limitatifs, il est ainsi possible d’envisager le cas où un matériau diélectrique MDI de section rectangulaire est disposé dans un guide d’ondes GON de section circulaire, ou inversement. Le guide d’ondes GON peut également avoir une section transverse d’hexagone régulier, et le matériau diélectrique MDI avoir une section transverse d’hexagone dans lequel deux côtés opposés sont plus longs que les autres, afin de ne pas avoir plus de deux axes de symétrie.Figures 2A and 2B illustrate a transverse view of the main section, according to a first embodiment of the invention. FIG. 2A illustrates in particular a view of the cross section of a part of a GON waveguide. According to this first embodiment, a GON metal waveguide is partially filled with an MDI dielectric material. In FIG. 2A, a metal waveguide GON illustrates a section, in the transverse plane, of a main section of a waveguide used in the invention. The waveguide is filled, on at least part of the propagation axis (Oz axis in FIG. 2A), with a dielectric material MDI. The filling of MDI dielectric material does not include more than two axes of symmetry AX1 and AX2. This filling will subsequently be called "asymmetrical". The cross section of the dielectric material MDI may thus for example have the shape of a rectangle, as illustrated in FIG. 2A, or of an ellipse, as illustrated in FIG. 2B. FIG. 2A illustrates the case where a dielectric material MDI of rectangular section is placed in the waveguide GON of square section, and FIG. 2B illustrates the case where a dielectric material MDI of elliptical section is placed in the wave guide GON of circular section. These examples are not limiting, it is thus possible to consider the case where an MDI dielectric material of rectangular section is placed in a GON waveguide of circular section, or vice versa. The GON waveguide can also have a cross section of a regular hexagon, and the dielectric material MDI can have a cross section of a hexagon in which two opposite sides are longer than the others, so as not to have more than two axes. of symmetry.
[0043] L’onde électromagnétique incidente est décomposée en une première composante Ex, selon l’axe Ox, et une deuxième composante Ey, selon l’axe Oy. La première composante Ex se propage selon un premier mode dégénéré, orienté linéairement selon l’axe Ox, et la deuxième composante Ey se propage selon un deuxième mode dégénéré, orienté linéairement selon l’axe Oy. La présence d’un remplissage asymétrique en matériau diélectrique permet de lever la dégénérescence entre les modes, de ralentir ainsi une composante par rapport à l’autre composante de l’onde électromagnétique incidente, et d’obtenir ainsi un déphasage entre les deux composantes. La constante de propagation des deux modes est donc différente, du fait de l’asymétrie du remplissage en diélectrique.The incident electromagnetic wave is broken down into a first Ex component, along the Ox axis, and a second Ey component, along the Oy axis. The first Ex component propagates in a first degenerate mode, oriented linearly according to l axis Ox, and the second component Ey propagates in a second degenerate mode, oriented linearly along the axis Oy. The presence of an asymmetric filling of dielectric material makes it possible to reverse the degeneration between the modes, thus slowing down a component by compared to the other component of the incident electromagnetic wave, and thus obtain a phase shift between the two components. The propagation constant of the two modes is therefore different, due to the asymmetry of the dielectric filling.
[0044] En référence aux figures 2A et 2B, le matériau diélectrique MDI de la cellule de conversion de polarisation CEL a, dans le tronçon principal TP, un premier axe de symétrie AX1 et un deuxième axe de symétrie AX2. Le matériau diélectrique MDI a une première dimension dl selon une première direction Ox parallèle au premier axe de symétrie AX1. Pour un matériau diélectrique MDI ayant un motif transverse rectangulaire, la première dimension dl correspond à la longueur du rectangle. Pour un matériau diélectrique MDI ayant un motif transverse elliptique, la première dimension dl correspond au grand axe de l’ellipse. Le matériau diélectrique MDI a également une deuxième dimension d2 selon une deuxième direction Oy parallèle au deuxième axe de symétrie AX2. Pour un matériau diélectrique MDI ayant un motif transverse rectangulaire, la deuxième dimension d2 correspond à la largeur du rectangle. Pour un matériau diélectrique MDI ayant un motif transverse elliptique, la deuxième dimension d2 correspond au petit axe de l’ellipse.Referring to Figures 2A and 2B, the dielectric material MDI of the polarization conversion cell CEL has, in the main section TP, a first axis of symmetry AX1 and a second axis of symmetry AX2. The dielectric material MDI has a first dimension d1 in a first direction Ox parallel to the first axis of symmetry AX1. For an MDI dielectric material having a rectangular transverse pattern, the first dimension d1 corresponds to the length of the rectangle. For an MDI dielectric material having an elliptical transverse pattern, the first dimension dl corresponds to the major axis of the ellipse. The dielectric material MDI also has a second dimension d2 in a second direction Oy parallel to the second axis of symmetry AX2. For an MDI dielectric material having a rectangular transverse pattern, the second dimension d2 corresponds to the width of the rectangle. For an MDI dielectric material having an elliptical transverse pattern, the second dimension d2 corresponds to the minor axis of the ellipse.
[0045] On définit un premier taux de remplissage xRi selon la première direction Ox et un deuxième taux de remplissage rR2 selon la deuxième direction Oy, par les relations suivantes :We define a first filling rate x R i in the first direction Ox and a second filling rate r R2 in the second direction Oy, by the following relationships:
[0046] rR1 = dl/(D-e)R R1 = dl / (De)
[0047] rR2 = d2/(D-e)R R2 = d2 / (De)
[0048] D correspond à la longueur d’un côté du guide d’ondes GON lorsqu’il a une section carrée, ou au diamètre du guide d’ondes à section circulaire, en incluant la paroi du guide d’ondes.D corresponds to the length of one side of the GON waveguide when it has a square section, or to the diameter of the circular section waveguide, including the wall of the waveguide.
[0049] Le guide d’ondes a une épaisseur ayant pour valeur e/2.The waveguide has a thickness having the value e / 2.
[0050] Lorsque xRi Ψ rR2, le remplissage en matériau diélectrique est asymétrique.When x R i Ψ r R2 , the filling of dielectric material is asymmetrical.
[0051] La figure 3 illustre une vue de la section transverse d’un tronçon secondaire TS du guide d’ondes GON. Dans le tronçon secondaire TS, le motif de remplissage en matériau diélectrique MDI a au moins trois axes de symétrie. Le tronçon secondaire TS permet d’utiliser une couche d’adaptation d’impédance dont le motif a généralement également au moins trois axes de symétrie (par exemple un iris dont les lattes suivent toutes les parois du guide d’ondes), et éviter ainsi les pertes par réflexion. Le tronçon secondaire TS peut en variante être dépourvu de matériau diélectrique.FIG. 3 illustrates a view of the cross section of a secondary section TS of the GON waveguide. In the secondary section TS, the filling pattern made of dielectric material MDI has at least three axes of symmetry. The secondary section TS makes it possible to use an impedance matching layer whose pattern generally also has at least three axes of symmetry (for example an iris whose slats follow all the walls of the waveguide), and thus avoid reflective losses. The secondary section TS may alternatively be devoid of dielectric material.
[0052] Un tronçon de transition TR permet d’adapter progressivement le tronçon secondaire TS vers le tronçon principal, et réciproquement. Le tronçon de transition TR peut par exemple avoir une dimension constante selon un des axes de symétrie du matériau diélectrique MDI en section transverse, et une dimension progressivement croissante ou décroissante selon l’autre axe de symétrie du matériau diélectrique MDI en section transverse.A transition section TR makes it possible to gradually adapt the secondary section TS to the main section, and vice versa. The transition section TR may for example have a constant dimension along one of the axes of symmetry of the dielectric material MDI in cross section, and a gradually increasing or decreasing dimension along the other axis of symmetry of the dielectric material MDI in cross section.
[0053] En variante, notamment lorsqu’il n’y a pas de tronçon secondaire TS, le tronçon de transition peut être rempli d’un matériau diélectrique dont les dimensions en section transverse diminuent progressivement depuis le tronçon principal TP et selon l’axe de propagation. Selon le contexte, les dimensions en section transverse peuvent en variante progressivement augmenter depuis le tronçon principal TP et selon l’axe de propagation La présence d’un tronçon secondaire n’est donc pas indispensable pour qu’il y ait un tronçon de transition TR.Alternatively, especially when there is no secondary section TS, the transition section can be filled with a dielectric material whose dimensions in cross section gradually decrease from the main section TP and along the axis of propagation. Depending on the context, the dimensions in cross section may alternatively gradually increase from the main section TP and along the axis of propagation. The presence of a secondary section is therefore not essential for there to be a transition section TR .
[0054] Des matériaux diélectriques à faible pertes (tan ô < 102 ou R>1000 Q.cm) et à forte permittivité sont préférables. Il peut s’agir de matériaux polymères, de matériaux céramiques, de matériaux semi-conducteurs, de matériaux isolants, de matériaux composites (association d’une charge céramique dans une matrice polymère par exemple).Dielectric materials with low losses (tan ô <10 2 or R> 1000 Q.cm) and with high permittivity are preferable. It can be polymer materials, ceramic materials, semiconductor materials, insulating materials, composite materials (association of a ceramic filler in a polymer matrix for example).
[0055] Par exemple, le matériau diélectrique peut être composé de matériaux polymères tels que le polyamide, T acrylonitrile butadiène styrène (ABS), le polypropylène, le polyéthylène haute densité (HDPE), le Polytétrafluoroéthylène (TRFE), le polyétherimide (PEI ou ULTEM), le Polyétheréthercétone (PEEK), le Polycarbonate (PC), les Copolymères de cyclooléfines (CGC et COP), le Polystyrène (PE ou Rexolite), le Polyphenylen sulfide (TRS et TRSF). Les matériaux polymères peuvent être avantageusement moulés ou imprimés, dans un process de fabrication additive.For example, the dielectric material can be composed of polymer materials such as polyamide, T acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polypropylene, high density polyethylene (HDPE), Polytetrafluoroethylene (TRFE), polyetherimide (PEI or ULTEM), Polyetheretherketone (PEEK), Polycarbonate (PC), Cycloolefin Copolymers (CGC and COP), Polystyrene (PE or Rexolite), Polyphenylene sulfide (TRS and TRSF). The polymeric materials can advantageously be molded or printed, in an additive manufacturing process.
[0056] En variante, le matériau diélectrique peut être composé de céramiques, par exemple l’Alumine, le nitrure d’Aluminium, Zircone, le Titanate de Barium, le dioxyde de Titane. Leur permittivité est particulièrement élevée.Alternatively, the dielectric material can be composed of ceramics, for example Alumina, Aluminum nitride, Zirconia, Barium Titanate, Titanium dioxide. Their permittivity is particularly high.
[0057] En variante, le matériau diélectrique peut être composé de semi-conducteurs, tels que le silicium ultra résistif (Si-HR), Γ Arséniure de Galium semi-isolant (GaAs-SI), le Carbure de Silicium (SiC).Alternatively, the dielectric material can be composed of semiconductors, such as ultra-resistive silicon (Si-HR), semi semi-insulating Galium arsenide (GaAs-SI), Silicon Carbide (SiC).
[0058] Le tronçon principal TP, le tronçon secondaire TS et le tronçon de transition TR peuvent être constitués de matériaux diélectriques identiques, dont le caractère monolithique faciliterait la fabrication. En alternative, les tronçons peuvent comprendre des matériaux diélectriques différents.The main section TP, the secondary section TS and the transition section TR can be made of identical dielectric materials, the monolithic nature of which would facilitate manufacture. Alternatively, the sections can include different dielectric materials.
[0059] La figure 4 illustre un perfectionnement dans lequel le guide d’ondes GON comprend des nervures internes NI (« ridge » selon la terminologie anglo-saxonne) sur les parois, à l’intérieur du guide d’ondes. Les nervures peuvent être présentes dans le tronçon principal TP, dans le tronçon secondaire TS et dans le tronçon de transition TR. La présence de nervures permet d’élargir la bande passante par rapport à un guide d’ondes sans nervures, en abaissant la fréquence de coupure.FIG. 4 illustrates an improvement in which the GON waveguide comprises internal ribs NI ("ridge" according to English terminology) on the walls, inside the waveguide. The ribs can be present in the main section TP, in the secondary section TS and in the transition section TR. The presence of ribs makes it possible to widen the bandwidth compared to a waveguide without ribs, by lowering the cutoff frequency.
[0060] La phase de chacun des deux modes est différente au niveau du port de sortie POS. Le déphasage entre les deux modes est alors fonction de la longueur du guide d’onde comportant le remplissage asymétrique. La figure 5 illustre un exemple d’évolution de la phase des deux modes en fonction de la longueur de la cellule de conversion. Selon cet exemple, pour une cellule de conversion de 12,5 mm, un déphasage de -90° peut être obtenu au niveau du port de sortie. La longueur de la cellule de conversion mentionnée correspond à la longueur du tronçon principal TP et du tronçon de transition TR, étant donné que les deux modes se déplacent avec la même vitesse de phase dans le tronçon secondaire TS. Ainsi, en fonction de sa longueur, la cellule de conversion permet de réaliser des fonctions de type quart-d’onde (transformation d’une polarisation linéaire en polarisation circulaire), des fonctions de type demi-onde (rotation de polarisation, permettant par exemple de transformer une polarisation horizontale en polarisation verticale), ou tout autre type d’opération de conversion de polarisation. Pour obtenir une fonction de type demi-onde, le port d’entrée POE et le port de sortie POS sont espacés d’une longueur telle qu’un parmi les deux modes dégénérés soit déphasé de +/-180° (modulo 360°) entre le port d’entrée POE et le port de sortie POS.The phase of each of the two modes is different at the POS output port. The phase shift between the two modes is then a function of the length of the waveguide comprising the asymmetric filling. FIG. 5 illustrates an example of the evolution of the phase of the two modes as a function of the length of the conversion cell. According to this example, for a 12.5 mm conversion cell, a phase shift of -90 ° can be obtained at the output port. The length of the mentioned conversion cell corresponds to the length of the main section TP and of the transition section TR, since the two modes move with the same phase speed in the secondary section TS. Thus, depending on its length, the conversion cell makes it possible to perform quarter-wave type functions (transformation of a linear polarization into circular polarization), half-wave type functions (polarization rotation, allowing by example of transforming a horizontal polarization into vertical polarization), or any other type of polarization conversion operation. To obtain a half-wave type function, the POE input port and the POS output port are spaced by a length such that one of the two degenerate modes is offset by +/- 180 ° (modulo 360 °) between the POE input port and the POS output port.
[0061] En variante, un plan métallique PME peut être disposé de façon adjacente au tronçon principal TP, comme l’illustre la figure 6. La cellule de polarisation opère ainsi en réflexion, et non pas en transmission comme celle décrite précédemment. La longueur (selon la direction de propagation Oz) du tronçon principal TP peut donc être réduite par rapport à un fonctionnement en transmission. De plus, selon cette variante, étant donné que les ports d’entrée POE et de sortie POS sont confondus, un seul tronçon secondaire TS, un seul tronçon de transition TR, et une seule couche d’adaptation d’impédance CAI nécessitent d’être montés. Un gain en compacité selon l’axe de propagation est ainsi obtenu.As a variant, a metallic plane PME can be placed adjacent to the main section TP, as illustrated in FIG. 6. The polarization cell thus operates in reflection, and not in transmission like that described above. The length (along the direction of propagation Oz) of the main section TP can therefore be reduced compared to operation in transmission. In addition, according to this variant, given that the POE input and POS output ports are combined, a single secondary segment TS, a single transition segment TR, and a single adaptation layer of impedance CAI require be mounted. A gain in compactness along the propagation axis is thus obtained.
[0062] La figure 7 illustre une autre variante, dans laquelle le guide d’ondes GON est biseauté au niveau du port d’entrée POE et du port de sortie POS. Le biseau peut être adapté notamment au rayonnement hors d’axe d’un élément rayonnant. Par « rayonnement hors d’axe », on entend un rayonnement en dehors de l’axe normal au plan de l’élément rayonnant. Ainsi, la couche d’adaptation d’impédance CAI peut être disposée directement face à l’élément rayonnant, sans qu’il y ait de pertes par transmission.FIG. 7 illustrates another variant, in which the GON waveguide is bevelled at the POE input port and the POS output port. The bevel can be adapted in particular to the off-axis radiation of a radiating element. "Off-axis radiation" means radiation outside the axis normal to the plane of the radiating element. Thus, the CAI impedance matching layer can be placed directly in front of the radiating element, without any transmission losses.
[0063] Les figures 8A et 8B illustrent deux exemples de panneaux de conversion de polarisation PAN, comprenant une pluralité de cellules de conversion de polarisation CEL précitées. Les cellules de conversion CEL sont agencées en réseau compact régulier dans le plan transverse. Le réseau compact régulier est constitué d’un réseau périodique de cellules de conversion de polarisation, défini par un premier pas de réseau Al, par un deuxième pas de réseau Λ2, et par un angle de réseau a. Les valeurs du premier pas de réseau Al et du deuxième pas de réseau Λ2 sont déterminées notamment en fonction de la longueur d’onde minimale /.„„„ de fonctionnement de chacune des cellules de conversion de polarisation, de manière à respecter la condition d’échantillonnage spatial :Figures 8A and 8B illustrate two examples of PAN polarization conversion panels, comprising a plurality of aforementioned CEL polarization conversion cells. The CEL conversion cells are arranged in a regular compact network in the transverse plane. The regular compact network is made up of a periodic network of polarization conversion cells, defined by a first network step A1, by a second network step Λ2, and by a network angle a. The values of the first network step A1 and of the second network step Λ2 are determined in particular as a function of the minimum wavelength /. „„ „Of operation of each of the polarization conversion cells, so as to comply with the condition d spatial sampling:
[0064] AI et A2 </.mm/2AI and A2 </. mm / 2
[0065] Dans l’exemple illustré par la figure 8A, les guides d’ondes GON de toutes les cellules de conversion de polarisation CEL ont une section extérieure carrée dans le plan transverse. Les cellules de conversion de polarisation CEL sont agencées selon un réseau à maille carrée. Le premier pas de réseau Al et le deuxième pas de réseau Λ2 ont pour valeur le côté D (en section externe) de chacun des guides d’ondes GON, selon la section transverse. L’angle de réseau a vaut dans ce cas 90°.In the example illustrated in FIG. 8A, the GON waveguides of all the CEL polarization conversion cells have a square outside section in the transverse plane. The CEL polarization conversion cells are arranged in a square mesh network. The first network step A1 and the second network step Λ2 have the value of side D (in external section) of each of the waveguides GON, according to the cross section. In this case, the network angle a is 90 °.
[0066] En variante, illustrée par la figure 8B, les guides d’ondes GON de toutes les cellules de conversion de polarisation CEL ont une section extérieure hexagonale dans le plan transverse. Par hexagonale, on entend ici un hexagone régulier. Les cellules de conversion de polarisation CEL sont agencées selon un réseau en nid d’abeille. L’angle de réseau a vaut dans ce cas 30°. Pour un guide d’ondes GON à section hexagonale, de rayon D (en section externe), le premier pas de réseau Al vaut 3D/2, et le deuxième pas de réseau Λ2 a pour valeur 33D/2. Cette variante est particulièrement adaptée lorsque le faisceau rayonné par l’antenne a un angle d’incidence élevée par rapport au panneau de conversion de polarisation.Alternatively, illustrated in Figure 8B, the GON waveguides of all the CEL polarization conversion cells have a hexagonal outer section in the transverse plane. By hexagonal here is meant a regular hexagon. The CEL polarization conversion cells are arranged in a honeycomb network. In this case, the network angle a is 30 °. For a GON waveguide with a hexagonal section, of radius D (in external section), the first network step Al is 3D / 2, and the second network step Λ2 has the value 33D / 2. This variant is particularly suitable when the beam radiated by the antenna has a high angle of incidence relative to the polarization conversion panel.
[0067] Selon une autre variante, illustrée par la figure 8C, des guides d’ondes à section transverse circulaire peuvent être employés. Dans ce cas, le premier pas de réseau Al et le deuxième pas de réseau Λ2 ont pour valeur D, ou D est le diamètre du guide d’ondes circulaire (en section externe), et l’angle de réseau a vaut 60°, ce qui correspond à une maille triangulaire. Cette variante présente avantageusement un meilleur comportement sous incidence.According to another variant, illustrated in FIG. 8C, waveguides with circular transverse section can be used. In this case, the first network step A1 and the second network step Λ2 have the value D, where D is the diameter of the circular waveguide (in external section), and the network angle a is equal to 60 °, which corresponds to a triangular mesh. This variant advantageously exhibits better behavior under incidence.
[0068] Le panneau de conversion de polarisation PAN ainsi constitué associe donc une structure métallique autoportante simple et de grande rigidité mécanique, en particulier lorsque les cellules sont de forme hexagonale. Cette grande rigidité mécanique permet leur implémentation sur de grandes surfaces pouvant aller de quelques cm2 jusqu’à plusieurs m2, et d’utiliser ce panneau de conversion de polarisation comme radome polarisant.The PAN polarization conversion panel thus formed therefore combines a simple, self-supporting metal structure with great mechanical rigidity, in particular when the cells are of hexagonal shape. This high mechanical rigidity allows their implementation on large areas ranging from a few cm 2 to several m 2 , and to use this polarization conversion panel as a polarizing radome.
[0069] Le panneau de conversion de polarisation PAN ainsi constitué peut être par ailleurs fabriqué de façon relativement simple. En effet, un réseau compact régulier de guides d’ondes peut être pris en sandwich entre un premier ensemble (côté port d’entrée) comprenant au moins une couche d’adaptation d’impédance, commune à toutes les cellules de conversion de polarisation, et un deuxième ensemble (côté port de sortie) comprenant au moins une couche d’adaptation d’impédance, commune à toutes les cellules de conversion de polarisation. Le premier ensemble et le deuxième ensemble peuvent également comprendre une pluralité de tronçons principaux, secondaires et de transition. Le premier ensemble et le deuxième ensemble peuvent avantageusement être fabriqués par fabrication additive, par moulage ou encore par usinage.The PAN polarization conversion panel thus formed can also be manufactured in a relatively simple manner. Indeed, a regular compact network of waveguides can be sandwiched between a first assembly (input port side) comprising at least one impedance matching layer, common to all the polarization conversion cells, and a second assembly (output port side) comprising at least one impedance matching layer, common to all the polarization conversion cells. The first set and the second set may also include a plurality of main, secondary and transition sections. The first set and the second set can advantageously be manufactured by additive manufacturing, by molding or by machining.
[0070] La figure 9 illustre une représentation, suivant différents plans, de la composante principale du champ électrique pour le premier et le deuxième mode pour un panneau de conversion de polarisation selon l’invention. Le panneau tel qu’illustré représente 2x2 cellules de conversion de polarisation ; un nombre plus élevé de cellules de conversion de polarisation dans les directions x et/ou y peut être envisagé, sans sortir du cadre de l’invention. Les distributions spatiales des composantes principales du champ électrique (Ex pour le premier mode et Ey pour le deuxième mode) sont représentées. Compte tenu de l’anisotropie de remplissage en diélectrique, la vitesse de phase du premier mode (mode 1) est plus rapide que celle du deuxième mode (mode 2) dans le guide d’ondes. On peut observer qu’avec une même phase en entrée de cellule de conversion (propagation vers les z négatifs) conduit à un décalage d’un quart de longueur d’onde en sortie (c’est-à-dire à 90° de déphasage entre les deux modes). On observe en effet trois ventres pour le premier mode, et quatre ventres pour le deuxième mode. Cette configuration permet ainsi de convertir une onde polarisée linéairement en une onde polarisée de façon circulaire, et inversement.FIG. 9 illustrates a representation, along different planes, of the main component of the electric field for the first and second modes for a polarization conversion panel according to the invention. The panel as illustrated represents 2x2 polarization conversion cells; a higher number of polarization conversion cells in the x and / or y directions can be envisaged, without departing from the scope of the invention. The spatial distributions of the main components of the electric field (Ex for the first mode and Ey for the second mode) are shown. Given the dielectric filling anisotropy, the phase speed of the first mode (mode 1) is faster than that of the second mode (mode 2) in the waveguide. We can observe that with the same phase at the input of the conversion cell (propagation towards the negative z) leads to a shift of a quarter wavelength at the output (that is to say at 90 ° of phase shift between the two modes). There are indeed three bellies for the first mode, and four bellies for the second mode. This configuration thus makes it possible to convert a linearly polarized wave into a circularly polarized wave, and vice versa.
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- 2019-12-12 WO PCT/EP2019/084992 patent/WO2020120715A1/en active Application Filing
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