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CORNET D'ANTENNE A GRILLE CORRUGUÉE
L'invention concerne un cornet rayonnant une onde
radioélectrique, issue d'un guide d'onde d'entrée, comprenant une grille
disposée au niveau de l'ouverture du cornet. Elle s'applique notamment au
domaine des antennes à réflecteur. L'invention concerne également une
antenne satellite munie de ce cornet.
Classiquement, une antenne d'émission et de réception d'une
onde électromagnétique peut être réalisée en associant un guide d'onde à un
élément rayonnant qui peut, par exemple, prendre la forme d'un cornet. Un
guide d'onde en forme de cornet, plus simplement appelé cornet, présente
une section transverse (i. e. perpendiculaire à la direction de propagation de
l'onde) rectangulaire qui croît progressivement vers l'ouverture. Un tel guide
d'onde permet de privilégier la propagation, selon son axe longitudinal, d'une
onde électromagnétique polarisée selon un axe orthogonal à l'axe
longitudinal du cornet. Le champ électrique de l'onde électromagnétique peut
être décomposé en une composante parallèle aux côtés de plus petite
dimension de l'ouverture, et en une composante parallèle aux côtés de plus
grande dimension de l'ouverture. La première composante est appelée
composante principale ou composante de copolarisation. L'autre
composante est appelée composante de cross-polarisation. Dans le cadre de
certaines applications, il est souhaitable de réduire au maximum l'amplitude
de la composante de cross-polarisation. Une solution consiste à disposer
une grille au niveau de l'ouverture du cornet Une grille est généralement
réalisée en un matériau métallique, par exemple en aluminium. Elle est
formée d'un ensemble de lames disposées parallèlement aux côtés de plus
grande dimension de l'ouverture du guide d'onde. La grille permet de laisser
traverser la composante de copolarisation et de filtrer la composante de
cross-polarisation d'une onde électromagnétique. Pour un cornet
relativement directif, par exemple avec un gain supérieur à 25 dBi, équipé
d'une grille, il est possible d'obtenir une composante de cross-polarisation
dont l'amplitude est environ 40 à 45dB en dessous de l'amplitude de la
composante de copolarisation. Cependant, l'efficacité du filtrage diminue très
nettement voire complètement lorsque le cornet est moins directif. Cela est
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notamment le cas pour les cornets de test utilisés pour les chambres sourdes
hyperfréquence. Aussi, le filtrage n'est efficace que sur une faible bande de
fréquences. Avec la demande croissante de meilleures performances
d'antenne, il devient utile de développer des cornets présentant une
atténuation de la composante de cross-polarisation au minimum de 40 dB
par rapport à la composante de copolarisation, et ce, sur des bandes de
fréquences étendues, par exemple de l'ordre de 40% à 50%.
Un but de l'invention est notamment de fournir un cornet
présentant des propriétés améliorées de filtrage de la composante de cross-
polarisation du champ électrique d'une onde électromagnétique, à la fois en
termes d'amplitude de la composante de cross-polarisation et en ternies de
largeur de bande. A cet effet, l'invention a pour objet un guide d'onde
comportant un tronçon en forme de cornet, une entrée, une ouverture, et une
grille disposée au voisinage de l'ouverture, au moins une onde
électromagnétique à polarisation linéaire étant apte à se propager entre
l'entrée et l'ouverture selon un premier axe, la grille comportant un cadre
entourant un ensemble de lames s'étendant longitudinalement et
continument depuis un premier petit côté du cadre jusqu'à un deuxième petit
côté du cadre, de manière à former un filtre de polarisation linéaire
atténuant
la composante de cross-polarisation du champ électrique de l'onde
électromagnétique, ladite composante de cross-polarisation étant
orthogonale à un deuxième axe orthogonal au premier axe. Les lames
comprennent des corrugations dimensionnées et positionnées de manière à
renforcer l'atténuation de ladite composante de cross-polarisation.
L'invention a notamment pour avantage de pouvoir s'adapter à
tout type de cornet, notamment les cornets pyramidaux et trifurqués, mieux
connus sous la dénomination anglo-saxonne "trifurcated horns". Ces cornets
sont relativement légers, et relativement simples à concevoir et à fabriquer.
Par rapport à un cornet corrugué, un cornet pyramidal ou trifurcated présente
une masse diminuée de moitié environ. Aussi, l'invention présente l'avantage
d'améliorer le taux d'onde stationnaire et le gain du cornet.
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L'invention peut être utilisée dans les équipements de test des
chambres sourdes radiofréquence pour ainsi permettre de fournir des
résultats de mesure plus précis et plus fiables sur les niveaux de cross-
polarisation et sur l'orientation de la polarisation principale des
équipements
testés. Avec des niveaux de cross-polarisation meilleurs et grâce à sa
simplicité de fabrication et sa masse favorable, on pourra aussi utiliser
l'invention pour des applications d'antennes satellites.
Les corrugations consistent par exemple en des fentes
rectangulaires ouvertes dans la direction opposée à l'entrée du guide d'onde.
Avantageusement, les corrugations ont des dimensions variant
selon leur position le long de la direction selon laquelle les lames
s'étendent
longitudinalement entre le premier et le deuxième petit côté du cadre, en
fonction de la fréquence du champ électrique de l'onde électromagnétique
présentant localement la plus grande amplitude au niveau des corrugations
respectives. Le filtrage peut ainsi être optimisé sur une large bande de
fréquences.
La profondeur des fentes est, par exemple, sensiblement égale au
quart de la longueur d'onde correspondant à la fréquence du champ
électrique présentant localement la plus grande amplitude au niveau des
fentes respectives, et étant orienté essentiellement selon le deuxième axe.
La profondeur des fentes est, dans un autre exemple, sensiblement égale
au quart de la longueur d'onde correspondant à une fréquence d'une bande
de fréquences de fonctionnement du guide d'onde, l'onde électromagnétique
émise sur ladite bande de fréquences de fonctionnement présentant un
champ électrique orienté essentiellement selon le deuxième axe. Par ailleurs,
plus la fréquence est élevée, plus la largeur des fentes peut être faible.
Toujours dans le but d'optimiser le filtrage sur une large bande de
fréquences, l'écart entre deux corrugations adjacentes selon la direction
selon laquelle les lames s'étendent longitudinalement est sensiblement égal
au quart de la longueur d'onde correspondant à la fréquence du champ
électrique de l'onde électromagnétique présentant localement la plus grande
amplitude au niveau des fentes respectives. L'écart entre deux corrugations
adjacentes selon la direction selon laquelle les lames s'étendent
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longitudinalement, est en variante sensiblement égal au quart de la longueur
d'onde correspondant à une fréquence d'une bande de fréquences de
fonctionnement du guide d'onde, l'onde électromagnétique émise sur ladite
bande de fréquences de fonctionnement présentant un champ électrique
orienté essentiellement selon le deuxième axe.
Avantageusement, dans le but d'optimiser l'atténuation, le cadre
comporte des corrugations. Avantageusement, dans le but d'optimiser
l'atténuation le cadre comporte des corrugations s'étendant sur toute
l'épaisseur d'au moins un côté du cadre selon une direction perpendiculaire
au premier axe.
Avantageusement, le cadre comprend des corrugations s'étendant
sur toute l'épaisseur d'au moins un côté du cadre selon le deuxième axe
et/ou des corrugations s'étendant sur toute l'épaisseur d'au moins un côté du
cadre selon un troisième axe orthogonal au premier axe et au deuxième axe.
Selon une forme particulière de réalisation, les corrugations sont
alignées par ensembles selon le deuxième axe, les corrugations d'un même
ensemble ayant des dimensions identiques.
Toujours selon une forme particulière de réalisation, la grille est
disposée à une distance non nulle de l'ouverture du guide d'onde selon le
premier axe.
Afin de renforcer le filtrage de la composante de cross-
polarisation, le guide d'onde peut comporter au moins une grille
supplémentaire, les grilles étant espacées deux à deux selon le premier axe
d'une distance comprise entre la longueur d'onde correspondant
sensiblement à une fréquence centrale d'une bande de fréquences de
fonctionnement du guide d'onde, et le huitième de cette longueur d'onde.
Une ou plusieurs des grilles supplémentaires peuvent être placées
parallèlement à la grille disposée au voisinage de l'ouverture. Par ailleurs,
une ou plusieurs des grilles supplémentaires peuvent comporter chacune
des corrugations. Chaque grille supplémentaire peut être sensiblement
identique à la grille disposée au voisinage de l'ouverture.
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Selon une forme particulière de réalisation, la grille comporte un
cadre épousant sensiblement le pourtour de l'ouverture du guide d'onde, le
cadre comprenant des parties en saillie s'étendant dans un plan orthogonal au
premier axe. Les parties en saillies forment par exemple un profil en dents de
scie. Les parties en saillie peuvent s'étendre vers l'intérieur et/ou vers
l'extérieur
du cadre.
Avantageusement, les lames s'étendent longitudinalement selon une
direction sensiblement parallèle à un troisième axe orthogonal au deuxième axe
et orthogonal au premier axe.
Avantageusement, de façon à obtenir une meilleure atténuation, les
lames s'étendent longitudinalement selon une direction formant, avec un
troisième axe orthogonal au deuxième axe et orthogonal au premier axe, un
angle compris entre 0,05 et 5 autour du premier axe.
Avantageusement, le guide d'onde est prévu pour fonctionner sur une
bande de fréquences de fonctionnement, les lames présentent une hauteur
selon l'axe z sensiblement égale à la moitié d'une longueur d'onde
correspondant à une fréquence comprise dans la bande de fréquences de
fonctionnement du guide d'onde.
L'invention a également pour objet une antenne satellite comprenant
un guide d'onde tel que décrit précédemment.
L'invention a enfin pour objet un procédé de test d'un équipement
radiofréquence dans lequel un guide d'onde tel que décrit précédemment est
utilisé.
Un aspect de l'invention concerne un guide d'onde comportant:
un tronçon en forme de cornet,
une entrée,
une ouverture, et
une grille disposée au voisinage de l'ouverture, au moins une onde
électromagnétique à polarisation linéaire étant apte à se propager entre
l'entrée
et l'ouverture selon un premier axe, la grille comportant un cadre entourant
un
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ensemble de lames s'étendant longitudinalement et continument
depuis un premier petit côté du cadre jusqu'à un deuxième petit côté du cadre,
de manière à former un filtre de polarisation linéaire atténuant la composante
de
cross-polarisation du champ électrique de l'onde électromagnétique, ladite
composante de cross-polarisation étant orthogonale à un deuxième axe
orthogonal au premier axe , chaque lame de l'ensemble de lames comprenant
des corrugations, les profondeurs des corrugations respectives et les écarts
entre les corrugations adjacentes selon une direction selon laquelle les lames
s'étendent longitudinalement sont dimensionnés et positionnés de manière à
renforcer l'atténuation de ladite composante de cross-polarisation,
les corrugations étant ouvertes dans la direction opposée à l'entrée du
guide d'ondes, chaque corrugation ayant une profondeur selon le premier axe et
une largeur selon la direction selon laquelle les lames s'étend
longitudinalement
depuis le premier petit côte jusqu'au deuxième petit côté, les profondeurs des
corrugations respectives et les écarts entre les corrugations adjacentes
respectives selon la direction selon laquelle les lames s'étend
longitudinalement
étant définis pour renforcer l'atténuation de la composante de cross-
polarisation,
les largeurs des corrugations respectives étant plus petites que les écarts
entre
les corrugations adjacentes et par rapport aux profondeurs des corrugations
respectives.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à
la lecture de la description qui va suivre, faite en regard de dessins annexés
sur
lesquels :
- la figure 1 représente, dans une vue en perspective, un exemple
de guide d'onde terminé en forme de cornet et comprenant une grille simple
proche de l'ouverture ;
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- la figure 2 représente, dans une vue en perspective, un
exemple de réalisation d'un guide d'onde terminé en forme de cornet et
comprenant une grille selon l'invention proche de l'ouverture ;
- les figures 3A et 3B représentent, respectivement dans une
vue de dessus et dans une vue de côté, l'exemple de grille selon la figure 2
dimensionnée pour une bande de fréquences donnée ;
- les figures 4A, 4B et 5 illustrent, par des graphiques, l'impact
de la grille selon l'invention sur les performances du guide d'onde ;
- la figure 6 représente une forme particulière de réalisation d'un
guide d'onde selon l'invention.
Pour la suite de la description, on note fo la fréquence centrale de
la bande de fréquences de fonctionnement d'une antenne, Co la célérité de la
lumière dans le milieu de propagation considéré, et Ao la longueur d'onde
correspondant à la fréquence fo (avec A0 = Coffo). fo est la fréquence
centrale
des champs électriques des ondes électromagnétiques émises sur la bande
de fonctionnement de l'antenne. Ces champs électriques sont, même avant
leur arrivée sur la grille, orientés essentiellement selon l'axe y.
La figure 1 représente, dans une vue en perspective, un exemple
de guide d'onde en forme de cornet pour une antenne à réflecteur. Le guide
d'onde est souvent appelé cornet en référence à sa forme. Le cornet 10
comporte un premier tronçon 11 à section transverse (dans le plan xy)
rectangulaire constante, et un deuxième tronçon 12 à section transverse
rectangulaire croissant régulièrement entre l'entrée 13 et l'ouverture 14,
c'est-à-dire selon son axe longitudinal z. Pour une section transverse
donnée, la plus grande dimension de cette section est orientée selon l'axe x,
tandis que la plus petite dimension est orientée suivant l'axe y. L'entrée 13
est généralement reliée à un guide d'onde rectangulaire, non représenté, de
même section transverse que celle du tronçon 11. Le cornet 10 comprend
une grille 15 disposée au voisinage de l'ouverture 14. Par voisinage, on
entend une distance comprise entre la longueur d'onde Ao et la valeur nulle,
la grille 15 étant alors fixée sur le pourtour de l'ouverture 14. La grille 15
comprend un cadre 150 épousant sensiblement le pourtour de l'ouverture 14,
et un ensemble de lames 151, 152 et 153. Le cadre supporte les lames. Les
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lames 151-153 s'étendent longitudinalement et continument selon l'axe x
depuis un premier petit côté du cadre 150 jusqu'à un deuxième petit côté du
cadre. Cette caractéristique est essentielle pour pourvoir atténuer la cross-
composante du champ électrique de toute onde émise au sein du guide
d'onde quelque soit sa position sur la grille.
Sur la réalisation de la figure 1 de manière non limitative, le
premier petit côté 150a et le deuxième petit côté 150b s'étendent
longitudinalement parallèlement à l'axe y. Le cadre comprend également un
premier grand côté 150c et un deuxième grand côté 150d orthogonaux aux
côtés 150a, 150b. Le cadre est rectangulaire.
Par les deux petits côtés du cadre, on entend les deux plus petits
côtés du cadre et par deux grands côtés du cadre, on entend les deux plus
grands côtés du cadre.
Les lames 151-153 sont disposées parallèlement au plan xz sur
les réalisations des figures. Elles sont disposées de manière à permettre le
passage d'une onde électromagnétique dont le champ électrique est polarisé
selon l'axe y et le filtrage de toute onde électromagnétique dont le champ
électrique n'est pas polarisé selon l'axe y. La grille 15 forme ainsi un
filtre de
polarisation linéaire d'axe y. Par filtrage, on entend l'atténuation de
l'amplitude du champ électrique. La grille 15 atténue notamment la
composante dite de cross-polarisation du champ électrique d'une onde
électromagnétique, c'est-à-dire la composante orientée selon l'axe x. Elle
atténue en particulier les composantes de cross-polarisation des champs
électriques des ondes électromagnétiques dont les fréquences respectives
sont comprises dans la bande de fréquences de fonctionnement du guide
d'onde. Les propriétés géométriques de la grille 15 sont déterminées
essentiellement en fonction de la bande de fréquences de fonctionnement de
l'antenne. Les propriétés géométriques ayant l'impact le plus significatif sur
les propriétés électromagnétiques de la grille sont la hauteur de la grille 15
et
l'écart entre les lames adjacentes, de même qu'entre les lames externes 151
et 153 et le bord intérieur du cadre 150. Avantageusement, la hauteur de la
grille 15 suivant l'axe z est sensiblement égale à la moitié de la longueur
d'onde ito (Ao/2). L'écart entre deux lames adjacentes, ainsi qu'entre les
lames externes 151 et 153 et le bord intérieur du cadre 150 est
avantageusement sensiblement égal au quart de la longueur d'onde A0 (A014).
i
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D'autres propriétés géométriques ont une influence secondaire sur les
propriétés électromagnétiques du cornet 10. Il s'agit notamment de la
position de la grille 15 par rapport à l'ouverture 14. Avantageusement, la
grille 15 est placée à une distance du plan xy de l'ouverture 14 sensiblement
nulle. L'épaisseur du cadre 150 suivant les axes x et y et celle des lames
151-153 suivant l'axe y ont peu d'influence sur les performances de la grille
15. L'épaisseur des lames 151-153 dépend directement de la dimension de
l'ouverture 14 du cornet suivant l'axe y, du nombre de lames ainsi que de
l'écart entre lames. D'un point de vue électromagnétique, l'épaisseur des
lames 151-153 peut être très faible. Cependant, les lames 151-153 doivent
être suffisamment épaisses pour être fabricables et pour assurer leur tenue
mécanique. A titre d'exemple, l'épaisseur des lames peut être sensiblement
égale à 1 mm. L'épaisseur du cadre 150 est essentiellement déterminée de
manière à supporter les contraintes mécaniques subies par le cornet 10. En
particulier, les lames 151-153 étant d'épaisseur relativement faible,
l'épaisseur du cadre 150 doit être suffisante pour éviter une torsion des
lames 151-153. Pour un cornet destiné à une antenne fonctionnant dans la
bande de fréquences Ku, c'est-à-dire dans la bande de fréquences 10,00
GHz à 15,00GHz, l'épaisseur du cadre 150 est par exemple comprise entre
2 et 10 mm.
La figure 2 représente, dans une vue en perspective, un exemple
de réalisation d'un cornet selon l'invention. Le cornet 20 se distingue du
cornet 10 de la figure 1 par sa grille 21. La grille 21 comprend également un
cadre 210 disposé au voisinage de l'ouverture 14 du cornet 20, et un
ensemble de lames 211, 212 et 213 disposées parallèlement au plan xz sur
les réalisations des figures. Le cadre supporte les lames. Les lames 211-213
s'étendent longitudinalement entre les deux côtés du cadre 150. Plus
précisément, les lames s'étendent longitudinalement et continument depuis
un premier petit côté 250a du cadre jusqu'à un deuxième petit côté 250b du
cadre 250. Sur la réalisation de la figure de façon non limitative, le premier
côté 250a et le deuxième côté 250b s'étendent longitudinalement
parallèlement à l'axe y. Le cadre comprend également un premier grand côté
250e et un deuxième grand côté 250d. Les côtés 250c et 250d sont
,
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orthogonaux aux côtés 250a, 250b, le cadre étant rectangulaire sur la figure
2.
Les propriétés géométriques de la grille 21 sont déterminées de
manière identique à celles de la grille 15 de la figure 1. La grille 21
diffère de
la grille 15 en ce qu'elle comprend des corrugations 22. La grille 21 est dite
corruguée. Les corrugations 22 consistent par exemple en des fentes, en des
encoches ou des créneaux. Mécaniquement, elles peuvent s'apparenter à
des saignées pratiquées le long de l'axe y sur la face externe du cadre 210
et/ou des lames 211-213. Par face externe, on entend la surface orientée
dans la direction opposée à l'entrée 13 du cornet 20. Les corrugations 22
présentent avantageusement une forme rectangulaire ou en U dans un plan
xz. En pratique, les corrugations 22 peuvent être réalisées aussi bien par
usinage que par moulage de la grille 21. Les corrugations 22 améliorent
l'atténuation de l'amplitude de tout champ électrique non polarisé selon l'axe
y par rapport à une grille simple telle que la grille 15 de la figure 1. En
particulier, elles permettent d'améliorer le filtrage, c'est-à-dire
l'atténuation
des composantes de cross-polarisation des champs électriques des ondes
électromagnétiques émises dans la bande de fréquences de fonctionnement
du guide d'onde. Cela signifie donc que le filtrage sera meilleur, et plus
uniforme, dans la bande de fréquences de fonctionnement du guide d'onde.
Elles permettent par ailleurs, de réaliser une atténuation des cross-
composantes sur une plus large bande de fréquences que le dispositif
d'atténuation de la figure 1. Pour rappel, les champs électriques des ondes
électromagnétiques émises dans le guide d'onde sont de préférence orientés
essentiellement selon la direction y même avant le passage de la grille. Le
passage de la grille améliore d'avantage cette orientation en limitant les
composantes de cross-polarisation. Les champs électriques à la sortie du
guide d'onde sont donc forcément orientés essentiellement selon la direction
y.
Le renforcement de l'atténuation des ondes électromagnétiques
dont le champ électrique n'est pas polarisé selon l'axe y, en particulier
l'atténuation des composantes de cross-polarisation, est obtenu par les
propriétés géométriques des corrugations 22, à savoir par leurs dimensions
et leur positionnement. Ces propriétés géométriques des corrugations 22
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sont déterminées en fonction de la bande de fréquences de fonctionnement
de l'antenne. Les propriétés géométriques ayant l'impact le plus significatif
sur les propriétés électromagnétiques de la grille sont la profondeur des
corrugations et l'écart entre corrugations adjacentes selon l'axe x. La
5 profondeur d'une corrugation 22 est définie comme la distance selon l'axe z
entre, d'une part, la surface externe du cadre 210 ou des lames 211-213 et,
d'autre part, le fond de la fente 22 considérée. La profondeur des
corrugations est avantageusement dimensionnée en "piège quart d'onde".
Autrement dit, elle est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde h
10 (1'M). Cependant, afin de conserver un filtrage optimal sur toute la
largeur de
la bande de fréquences, il est possible de considérer plusieurs fréquences
particulières dans la bande de fréquences. En effet, les signaux aux basses
fréquences ont tendance à se disperser davantage sur les bords de la grille
qu'au centre, alors que les signaux à plus haute fréquence sont plus directifs
et se concentrent donc davantage au centre de la grille. Cette propriété peut
être utilisée afin de dédier différentes parties de la grille au filtrage de
fréquences particulières distinctes. Dans l'exemple de la figure 2, quatre
fréquences particulières sont considérées. Chaque fréquence particulière
correspond à une longueur d'onde et est associée à un ensemble de
corrugations 22. Chaque fréquence particulière donne ainsi une profondeur
de corrugation distincte des autres. Comme visible sur les figures 2, 3A, 36,
les dimensions des corrugations varient entre le premier côté 250a et le
deuxième côté 250b du cadre. Le fonctionnement du cornet 20 étant
symétrique par rapport au plan yz, les corrugations 22 peuvent être réalisées
symétriquement par rapport au plan yz passant par le centre de la grille.
Dans la forme particulière de réalisation de la figure 2, un premier ensemble
221 de corrugations 22 est réalisé sur le cadre 210 et les lames 211-213 de
sorte que les corrugations sont alignées selon l'axe y passant par le centre
des côtés de plus grande dimension du cadre 210, des ensembles de
corrugations 222A-222B, 223A-223B, et 224A-2246 étant réalisés
symétriquement de part et d'autre du premier ensemble 221. L'écart entre
corrugations adjacentes selon l'axe x constitue le principal critère
d'optimisation du caractère filtrant des corrugations 22. L'écart entre deux
corrugations adjacentes 22 est défini comme la distance selon l'axe x entre
les bords contigus de ces corrugations 22 ou, le cas échéant, entre le bord
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intérieur du cadre 210 et le bord contigu de la corrugation adjacente 22.
Néanmoins, la largeur des corrugations étant relativement faible par rapport
à l'écart entre corrugations, cet écart peut également être défini comme la
distance entre les centres des corrugations. L'écart entre corrugations
adjacentes 22 est avantageusement sensiblement égal au quart de la
longueur d'onde Ao (414). Cependant, de manière analogue à la profondeur
des corrugations, il est possible de considérer plusieurs fréquences
particulières dans la bande de fréquences de fonctionnement. En raison du
fonctionnement symétrique du cornet, les écarts entre corrugations sont
normalement symétriques par rapport au plan yz passant par le centre de la
grille 21. La largeur des corrugations exerce une influence secondaire sur les
propriétés électromagnétiques de la grille 21. En outre, cette dimension est
conditionnée par les dimensions de l'ouverture 14 du cornet 20 selon l'axe x,
par le nombre de corrugations selon chaque axe x, ainsi que par les écarts
entre les corrugations. La largeur des corrugations doit néanmoins être
suffisante pour réaliser leur usinage ou le moulage de la grille 21. A titre
d'exemple, la largeur des corrugations peut être sensiblement égale à 1 mm.
De préférence, plus la fréquence particulière considérée est élevée, plus la
largeur est réduite. Ainsi, la largeur des corrugations augmente depuis le
centre vers le cadre et notamment vers les bords du cadre 210.
Les figures 3A et 3B représentent, respectivement dans une vue
de dessus et dans une vue de côté, un exemple de grille selon la figure 2
dimensionnée pour une bande de fréquences comprise entre 10,3 GHz et
14,75 GHz. On note H la hauteur de la grille 21 suivant l'axe z, d l'écart
entre
lames adjacentes suivant l'axe y, ec l'épaisseur du cadre 210 suivant les
axes x et y, el l'épaisseur des lames suivant l'axe y, h1 à h4 la profondeur
des
corrugations 22 des ensembles respectifs 221 à 224 suivant l'axe z. On note
également d12 l'écart entre les corrugations suivant l'axe x du premier
ensemble 221 et celles de l'ensemble 222A (respectivement 222B), d23
l'écart entre les corrugations de l'ensemble 222A (respectivement 222B) et
celles de l'ensemble 223A (respectivement 223B), d34 l'écart entre les
corrugations de l'ensemble 223A (respectivement 223B) et celles de
l'ensemble 224A (respectivement 224B), et d40 l'écart entre les corrugations
de l'ensemble 224A (respectivement 224B) et le bord intérieur contigu du
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côté 250b (respectivement 250a) du cadre 210. Enfin, on note el à e4 la
largeur des corrugations 22 suivant l'axe x des ensembles respectifs 221 à
224.
On considère les fréquences suivantes : f0=12,5 GHz, f1=14,75
GHz, f2=14,25 GHz, f3=12,75 GHz et f4=11,7 GHz. Chaque fréquence f1 à fa
est associée à un ensemble de corrugations 221, 222A-222B, 223A-223B ou
224A-224B. Ces fréquences permettent de définir les profondeurs hl à ha
des corrugations des ensembles respectifs 221 à 224. Avec C0=3.108 m/s,
les longueurs d'onde associées aux fréquences f0 à f4 sont respectivement
A0=24 mm, A1=20,34 mm, A2=21,05 mm, A3=23,53 mm et A4=25,64 mm.
Pour les différentes zones de la grille 21 situées entre les
corrugations, on considère les fréquences suivantes : f12=14,5 GHz,
f23=13,75 GHz, f34=f0=12,5 GHz et f40=10,3 GHz. Elles permettent de définir
les écarts entre corrugations adjacentes. Les longueurs d'onde associées à
ces fréquences sont respectivement Al2=20,69 mm, A23=21,82 mm,
A34=24,00 mm, et A40=29,13 mm. Pour ces fréquences, les dimensions de la
grille 21 sont par exemple les suivantes :
= H=12 mm, dimensionnée en A0/2;
= d=8,25 mm;
= ec=7,0 mm ;
= e1=1,0 mm ;
= h1=5,08 mm ; h2=5,26 mm; h3=5,88 mm ; h4=6,41 mm;
= d12=5,17 mm ; d23=5,46 mm ; d34=6,00 mm ; d40=7,28 mm;
= e1=0,75 mm ; e2=1,0 mm ; e3=1,25 mm ; e4=1,5 mm.
Autrement dit, les dimensions et/ou les écarts entre les fentes
respectives sont définis par la longueur d'onde correspondant à la fréquence
du champ électrique présentant localement la plus grande amplitude au
niveau de la grille 21, et en particulier au niveau des fentes respectives 22.
Comme visible sur la figure 2, les grands côtés 250d et 250c du
cadre comportent des corrugations. Ces corrugations sont espacées selon la
direction longitudinale des côtés. Elles s'étendent avantageusement sur toute
l'épaisseur de ces côtés selon une direction perpendiculaire à l'axe z. Les
corrugations formées sur chaque grand côté s'étendent sur toute l'épaisseur
du grand côté selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale
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du grand côté. De cette façon elles débouchent de part et d'autre de ce côté.
Sur la réalisation de la figure 2, les corrugations s'étendent sur toute
l'épaisseur des grands côtés respectifs selon la direction y. Les corrugations
formées sur un côté présentent, par exemple comme visible sur la figure 2, la
forme d'un canal s'étendant longitudinalement selon une direction
perpendiculaire à la direction longitudinale dudit côté et présentent une
section rectangulaire dans le plan xz.
Dans une variante non représentée ou en plus des corrugations
des grands côtés, les petits côtés 250a et 250b du cadre comportent des
corrugations s'étendant sur toute leurs épaisseurs respectives selon une
direction perpendiculaire à l'axe z. Les corrugations de chaque petit côté
s'étendent sur toute l'épaisseur du petit côté perpendiculairement à la
direction longitudinale du petit côté. De cette façon elles débouchent de part
et d'autre de ce côté. Dans le cas où les petits côtés s'étendent
longitudinalement selon l'axe y, les corrugations s'étendent sur toutes leurs
épaisseurs respectives selon la direction x. Les corrugations formées sur un
côté présentent, par exemple, la forme d'un canal s'étendant
longitudinalement selon une direction perpendiculaire à la direction
longitudinale dudit côté (direction y) et présentent une section rectangulaire
dans le plan yz.
Avantageusement au moins un des côtés du cadre comprend des
corrugations s'étendant sur toute son épaisseur.
Les figures 4A, 4B et 5 illustrent, par des graphiques,
l'amélioration des performances d'un cornet en bande C due à la présence
d'une grille selon l'invention par rapport au même cornet non muni de grille,
et par rapport au même cornet muni d'une grille simple (sans corrugations).
Sur les graphiques des figures 4A et 4B, les amplitudes A, en dB,
des composantes de copolarisation et de cross-polarisation du champ
électrique d'une onde électromagnétique sont tracées en fonction de l'angle
de site cp, et pour une seule fréquence. L'angle de site correspond à l'angle
formé entre l'axe z et la direction de propagation de l'onde
électromagnétique. Typiquement, on s'intéresse essentiellement aux angles
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de site compris entre 00 et 30 à 40 . Sur le graphique de la figure 4A, une
courbe 41 représente l'amplitude de la composante de copolarisation pour un
cornet sans grille, une courbe 42 représente l'amplitude de la composante de
cross-polarisation pour un cornet sans grille, et une courbe 43 représente
l'amplitude de la composante de cross-polarisation pour un cornet muni
d'une grille simple. Sur le graphique de la figure 4B, les courbes 41 et 42
sont reproduites, et une courbe 44 représente l'amplitude de la composante
de cross-polarisation pour un cornet muni d'une grille comportant des
corrugations selon l'invention. Les figures 4A et 4B montrent des maximums
d'amplitude de la composante de cross-polarisation sensiblement 30 dB en
dessous du maximum d'amplitude de la composante de copolarisation pour
un cornet sans grille, 35 dB pour un cornet muni d'une grille simple, et 45 dB
pour un cornet muni d'une grille selon l'invention.
Sur le graphique de la figure 5, les maximums d'amplitude Anax
des composantes de cross-polarisation du champ électrique d'une onde
électromagnétique pour un angle de site compris entre -10 et +10 sont
tracés en fonction de la fréquence f. Ces maximums d'amplitude sont
considérés en décibels par rapport au maximum d'amplitude de la
composante de copolarisation calculé pour un angle de site compris entre
-180 et +180 , c'est à dire sur la sphère totale de rayonnement de l'onde.
Une courbe 51 représente le maximum d'amplitude, pour un angle de site
compris entre -10 et +10 , de la composante de cross-polarisation pour un
cornet sans grille. Une courbe 52 représente ce maximum, pour un angle de
site compris entre -10 et +10" et pour un cornet muni d'une grille simple, et
une courbe 53 représente ce maximum pour un angle de site compris entre
-10 et +100 et pour un cornet muni d'une grille comportant des corrugations.
La plus faible atténuation de la composante de cross-polarisation sur la
bande de fréquences de fonctionnement pour un cornet muni d'une grille
selon l'invention est sensiblement égale à -44 dB, alors qu'elle est environ
égale à -40 dB pour un cornet muni d'une grille simple et de -34 dB pour un
cornet sans grille.
La grille corruguée selon l'invention présente également
l'avantage d'améliorer le taux d'onde stationnaire d'environ 1 à 5 dB, ainsi
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que le gain du cornet de quelques dixièmes de décibels. Elle permet
d'obtenir des maximums d'amplitude de la composante de cross-polarisation
40 dB en dessous des maximums d'amplitude de la composante de
copolarisation avec des cornets pyramidaux.
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Dans l'exemple des figures 2, 3A et 3B, le cornet 20 est pyramidal,
c'est-à-dire qu'il comporte un tronçon 12 dont les dimensions dans le plan
transverse augmentent linéairement selon l'axe de propagation de l'onde
électromagnétique. L'invention s'applique néanmoins à toute autre forme de
10 cornet, en particulier les cornets dits "trifurcated" et les cornets
corrugués.
Par ailleurs, un cornet selon l'invention peut comporter une
pluralité de grilles en plus de la grille 21 disposée au voisinage de
l'ouverture
14 du cornet 20. Ces grilles supplémentaires présentent également des
15 corrugations sur leurs lames et/ou sur les bords de leur cadre. Les grilles
sont par exemples espacées régulièrement les unes des autres (deux à
deux) d'une distance comprise entre la longueur d'onde Ao et le huitième de
cette longueur d'onde. Les grilles supplémentaires peuvent être identiques
ou non à la grille 21.
La figure 6 représente une forme particulière de réalisation d'un guide d'onde
selon l'invention. Le cornet 30 se distingue du cornet 20 de la figure 2 en ce
que le cadre 310 de la grille 31 comprend des parties en saillie 320
s'étendant dans un plan xy, c'est-à-dire dans un plan orthogonal à l'axe z.
Ces parties en saillie 320 sont par exemple disposées sur les côtés de plus
petite dimension du cadre 310, comme représenté sur la figure 6.
Cependant, les parties en saillie peuvent aussi être disposées sur tout le
pourtour du cadre 310, ou uniquement sur les côtés de plus grande
dimension. Par ailleurs, les parties en saillie peuvent s'étendre soit vers
l'intérieur du cadre 310, soit vers l'extérieur, comme représenté sur la
figure
6. Les parties en saillie peuvent par exemple s'apparenter à des dents de
scie ou à des créneaux rectangulaires.
Sur la réalisation des figures, les lames s'étendent
longitudinalement selon la direction sensiblement parallèle à l'axe x. Le
positionnement et les dimensions des corrugations sont définis selon et/ou
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par rapport à cet axe. Autrement dit, la direction longitudinale des lames
forme un angle inférieur à 0,05 avec l'axe x autour de l'axe z.
Dans une variante avantageuse, les lames s'étendent
longitudinalement selon une direction formant avec l'axe x, autour de l'axe z,
un angle au moins égal à 0,05 et compris entre 0,05 et 5 . Dans ce cas, on
définit le positionnement (par exemple l'écart entre les corrugations) et les
dimensions des corrugations (par exemple leur largeur) selon et/ou par
rapport à la direction longitudinale des lames. Dans certains cas pratiques,
ce mode de réalisation permet d'obtenir avantageusement une meilleure
.. atténuation des composantes de cross-polarisation s'étendant selon l'axe x.
Dans ces deux modes de réalisation étant donné que l'angle
formé entre la direction longitudinale des lames et l'axe x est au plus égal à
5 , on admet et on dit que les lames s'étendent longitudinalement
globalement selon l'axe x.
Les lames forment globalement des parallélépipèdes rectangles
présentant un côté s'étendant selon la direction z.
Nous avons décrit précédemment des modes de réalisation dans
lesquels la profondeur des corrugations, l'écart entre les corrugations ou la
hauteur de la lame sont égales à une fraction (le quart ou la moitié) de la
longueur d'onde de la fréquence centrale. En variante, ces dimensions et
positionnement sont égaux à une fraction (le quart ou la moitié) de la
longueur d'onde d'une fréquence comprise dans la bande de fréquences de
fonctionnement du guide d'onde.
