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EP0108693B1 - Joint tournant de puissance pour antenne double-bande - Google Patents

Joint tournant de puissance pour antenne double-bande Download PDF

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Publication number
EP0108693B1
EP0108693B1 EP83402150A EP83402150A EP0108693B1 EP 0108693 B1 EP0108693 B1 EP 0108693B1 EP 83402150 A EP83402150 A EP 83402150A EP 83402150 A EP83402150 A EP 83402150A EP 0108693 B1 EP0108693 B1 EP 0108693B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waves
band
rotary coupling
power rotary
coupling according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP83402150A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0108693A1 (fr
Inventor
Jean Bouko
Claude Aubry
François Salvat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0108693A1 publication Critical patent/EP0108693A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0108693B1 publication Critical patent/EP0108693B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
    • H01P1/062—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
    • H01P1/066—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation
    • H01P1/067—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation the energy being transmitted in only one line located on the axis of rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/45—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more feeds in association with a common reflecting, diffracting or refracting device

Definitions

  • the present invention relates to power rotary joints intended to equip antennas operating simultaneously on two different frequency bands.
  • Rotating joints fitted to the radar antennas provide the link between the fixed and mobile parts of the aircraft.
  • the mode of excitation of the waves must necessarily present a symmetry of revolution.
  • Rotating joints are generally made in rigid coaxial line or in circular guide.
  • the frequencies of the lowest band facilitate the designation of the objective and the frequencies of the highest band allow to increase the discriminating power, which makes it possible for example to work at low sites because thus the effect is eliminated target image.
  • the rotary joints used in double-band antennas according to the prior art are joints with concentric coaxial conductors. It is obvious that these joints do not allow working at frequencies belonging to the bands KA, X, W because the relation ⁇ ⁇ 21c (a + b) linking the wavelength in air ⁇ and the diameters a and b coaxial conductors leads to mechanical incompatibilities.
  • the wavelengths are of the order of a millimeter, the joints must have too small dimensions and cannot be produced.
  • Document US-A-2,523,348 discloses a rotary joint comprising a cylindrical guide and two sets of filters constituted by resonant cavities.
  • the seal has four resonant cavities A, B, C, D in the fixed part and four resonant cavities in the movable part A ', B', C ', D' placed respectively at the periphery of each of the ends of the two parts of the seal .
  • Each cavity makes it possible to select an extremely narrow frequency band around its resonant frequency.
  • the present invention proposes a power rotary joint intended to equip dual-band antennas, the highest working frequencies of which may belong to the ranges KA, X, W, the ratio between the highest frequencies and the lowest must at least be equal to four which is commonly the case, since it is generally of the order of seven or eight.
  • the present invention therefore relates to a rotary power joint for a dual-band antenna intended to make a connection between the fixed and mobile parts of the antenna to transmit electronic waves belonging to two different frequency bands
  • a waveguide cylindrical microwave having a fixed part and a mobile part, characterized in that it is capable of transmitting a first composite beam consisting of a wave beam whose frequency belongs to the first band, and by a second wave beam of which the frequency belongs to the second band and is at least four times higher than the first, so that the waves of the first band are guided and that the waves of the second band propagate as in free space
  • this cylindrical guide comprising at the end of its fixed part an input comprising a spatial frequency filter and at the periphery of this end a second input comprising a first er rectangular waveguide, said spatial filter being able to allow the waves of said second frequency band transmitted by a first source to pass and to reflect the waves of the other band arriving and through the input and emitted by a second source
  • the cylindrical guide comprising at the end of its mov
  • high band or low band and high frequencies or low frequencies are used, it is understood that these terms are used only to distinguish the two types of frequency bands being very high and possibly belonging to bands L, S, C, X, KA, W.
  • FIG. 1 there is shown a power rotary joint according to the invention.
  • This joint is intended to transmit to an antenna, a composite beam consisting of two beams of electromagnetic waves of different frequencies from different sources.
  • the frequencies to be transmitted belong for example to the bands C-KA or X-KA, or to the bands X-W.
  • This joint is a microwave circuit of the cylindrical waveguide type. It therefore comprises a cylindrical part 1 of radius r and of length L, the radius r being determined as a function of the cut-off frequency of the excitation mode of the guide.
  • ⁇ c the cutoff wavelength of the radial mode TM01
  • r ⁇ c 1.64.
  • the length L is defined in such a way that the propagation of the high frequencies takes place in the “Rayleigh” zone L ⁇ 2r 2 ⁇ H ; ⁇ H being the highest wavelength of the high frequencies.
  • the cylindrical part in fact comprises a fixed part 2 and a mobile part 3.
  • the two parts are interconnected by a mechanism, known per se, which makes it possible to obtain a rotational movement around the axis XX 'of the guide, of one of the parties in relation to the other.
  • This guide 1 comprises, perpendicular to each of its ends, a rectangular guide section 4 and 5.
  • One of these sections 4 makes it possible to supply the guide with waves from a source 52 whose frequencies belong to the band bass selected.
  • the other section 5 allows these waves to be emitted in the direction given by the movable part 3 of the guide.
  • the two straight sections of the cylindrical guide 1 are terminated by a circular plate referenced respectively 6 and 7 of radius r.
  • These plates 6 and 7 are spatial frequency filters.
  • the filter 6 allows the guide to be supplied with waves from a source S1 whose frequencies belong to the chosen high band.
  • the filter 7 allows only these waves to pass.
  • Filters 6 and 7 behave like a transparent wall for the chosen high frequencies and like a reflecting wall for the chosen low frequencies.
  • spatial filters are similar to that of dichroic mirrors used in optics, the property of which is to be transparent to light beams of a certain wavelength and to be reflective for light beams of another wave length.
  • the waves of the low band are guided, they are reflected on the walls of the guide while the waves of the high band propagate as in free space.
  • the waves are polarized and the source S1 can emit a beam of electromagnetic waves with circular or radial polarization in accordance with modes TE01 and TM01. These two modes are the only ones not to be disturbed by the rotation of the movable part 3 of the joint.
  • the source S2 emits after transformation a beam of electromagnetic waves with radial polarization TM01. This mode is excited, in a manner known per se, by means of two irises placed at the transition between the rectangular guides 4 and 5 and the cylindrical guide 1. A description of this mode of excitation can be found in the review entitled Ragan “Microwave Transmission Circuits” on page 387.
  • FIG. 2 illustrates a particular embodiment of a focusing device making it possible to supply the cylindrical guide in the chosen high band (W for example).
  • the beam of electromagnetic waves with radial (or circular) polarization emanating from the source S1 is directed towards a reflecting mirror 8 of optical axis XX ′.
  • This mirror 8 is positioned to intercept the incident waves and reflects the radiation parallel to the axis XX '.
  • the filter 6, placed in the plane of incidence of the mirror 8, is transparent for these waves.
  • the electromagnetic waves of the upper band pass through the filter 6 and propagate inside the cylindrical part 1.
  • the source S2 supplies the guide 1 in the low band by electromagnetic waves with rectangular polarization which are transformed into radial polarization inside the rectangular guide 4. These waves are reflected perpendicular to their direction by the filter 6 considered for these frequencies as A short-circuit.
  • the two types of waves forming a composite beam propagate independently without disturbing themselves inside the guide.
  • the dual-frequency composite beam decomposes.
  • the waves of the low band are reflected on the filter 7 and leave in a direction perpendicular to the optical axis XX 'in the guide 5.
  • the waves of the high band pass through the filter 7 and are again reflected by a second reflecting mirror 9.
  • This mirror 9 has the same axis XX 'as the mirror 8. It converges the waves at a point F located on an axis perpendicular to the axis XX'.
  • the radiation is intercepted at this point by a waveguide which can, for example, be an electromagnetic horn.
  • the mirrors 8 and 9 are ellipsoids of revolution situated on the same optical axis XX '.
  • the two ellipsoids are said to be “confocal”, because one of the foci of one of the ellipsoids is located at the top of the other and vice versa, the other focus being located at the phase center of the sources S1 and S2.
  • F2 is one of the focal points of the mirror 9, it is also the top of the mirror 8.
  • the focal point F'2 is one of the focal points of the mirror 8, it is also the top of the mirror 9. This arrangement has the advantage of having very low losses.
  • FIG. 3 illustrates an alternative embodiment of the focusing device according to the invention.
  • the device comprises two dielectric lenses 10, 11, convex plane and having the same optical axis XX '.
  • the emission source S1 is placed at the focus of the lens 10, on the axis XX '.
  • the reception source S is placed at the focal point F of the lens 11 on the axis XX '.
  • the waves of the high band are transmitted in the direction X'X.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment according to a preferred mode of spatial filter according to the invention.
  • a central disc 12 made of dielectric material with low losses carries on its two faces, identical networks 13 and 14 made up of metal discs admitting the plane of incidence 15 as the plane of symmetry.
  • the metal networks 13 and 14 can be obtained by photoengraving or by milling with a milling cutter from a dielectric strip 12 metallized on its two faces.
  • This central disc 12 is placed between two other discs 16 and 17, the three discs being made of the same dielectric material or of materials having the same characteristics.
  • the layers 12, 16 and 17 of dielectric material and of respective thicknesses E1, E2 and E3 are, in this example, made of polyphenylene.
  • Figure 5 is an enlarged view of part of the metal network used in the previous example.
  • Small square metal plates a few tens of micrometers thick and generally made of copper are arranged according to FIG. 5 on each of the faces of the layer of central dielectric material 12.
  • These squares of side a, separated from each other by a distance d can be produced, for example, by photoetching or milling a layer of metallized dielectric material on its two faces (the plates are rectangular when the angle of incidence 8 is not normal to these plates) .
  • the dimensions of the squares are chosen according to the frequencies to be filtered.
  • the particularity of this preferred embodiment is to be able to filter electromagnetic waves of a given band, whatever the polarization of these waves.
  • the rotary joint as it has been described makes it possible to transmit two beams of electromagnetic waves of frequencies belonging to two different bands, for example C-KA or KA-X or X-W.
  • This circuit comprises, in fact, a cylindrical guide 1, which in particular makes it possible to excite the waves of the highest frequency range (X or W as the case may be) in radial (TM01) or circular (TE01) mode, these two polarization modes being the only ones not to be disturbed by the rotation of the mobile part 3 of the joint.
  • the formation of the composite beam guided by the cavity 1 and the separation of the dual-frequency waves are carried out by means of the two spatial filters 6 and 7.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

  • La présente invention concerne les joints tournants de puissance destinés à équiper des antennes fonctionnant simultanément sur deux bandes de fréquences différentes.
  • Les joints tournants équipant les antennes de radar assurent la liaison entre les parties fixes et mobiles de l'aérien. Le mode d'excitation des ondes doit nécessairement présenter une symétrie de révolution. Les joints tournants sont généralement réalisés en ligne coaxiale rigide ou en guide circulaire.
  • Dans certains applications particulières, notamment dans les radars de poursuite, il est nécessaire de faire fonctionner l'antenne dans deux bandes de fréquences différentes. Les fréquences de la bande la plus basse facilitent la désignation de l'objectif et les fréquences de la bande la plus haute permettent d'augmenter le pouvoir discriminateur, ce qui permet par exemple de travailler à des sites bas car ainsi on élimine l'effet image de la cible. Les joints tournants utilisés dans les antennes double-bande selon l'art connu sont des joints à conducteurs coaxiaux concentriques. Il est évident que ces joints ne permettent pas de travailler à des fréquences appartenant aux bandes KA, X, W car la relation λ <21c(a+b) liant la longueur d'onde dans l'air λ et les diamètres a et b des conducteurs coaxiaux conduit à des incompatibilités mécaniques.
  • En effet, au delà de 18 ou 20 GHz, les longueurs d'ondes sont de l'ordre du millimètre, les joints doivent avoir des dimensions trop faibles et ne peuvent être réalisés.
  • Il est connu du document US-A-2 523 348 un joint tournant comportant un guide cylindrique et deux ensembles de filtres constitués par des cavités résonnantes. Le joint comporte quatre cavités résonnantes A, B, C, D dans la partie fixe et quatre cavités résonnantes dans la partie mobile A', B', C', D' placées respectivement à la périphérie de chacune des extrémités des deux parties du joint. Chaque cavité permet de sélectionner une bande de fréquence extrêmement étroite autour de sa fréquence de résonance.
  • Il est également connu du document A 2 429 505 un miroir dichroïque passant pour une gamme de fréquence et réfléchissant pour une autre gamme utilisé dans une antenne périscopique.
  • Pour remédier à ces inconvénients la présente invention propose un joint tournant de puissance destiné à équiper des antennes double-bande dont les plus hautes fréquences de travail peuvent appartenir aux gammes KA, X, W, le rapport entre les plus hautes fréquences et les plus basses devant au moins être égal à quatre ce qui est couramment le cas, car il est généralement de l'ordre de sept ou huit.
  • La présente invention a donc pour objet un joint tournant de puissance pour antenne double-bande destiné à effectuer une liaison entre les parties fixes et mobiles de l'antenne pour transmettre des ondes électroniques appartenant à deux bandes de fréquences différentes comprenant un guide d'onde cylindrique hyperfréquence ayant une partie fixe et une partie mobile, caractérisé en ce qu'il est apte à transmettre un premier faisceau composite constitué par un faisceau d'onde dont la fréquence appartient à la première bande, et par un deuxième faisceau d'onde dont la fréquence appartient à la deuxième bande et est au moins quatre fois supérieure à la première, de manière à ce que les ondes de la première bande soient guidées et que les ondes de la deuxième bande se propagent comme en espace libre, ce guide cylindrique comportant à l'extrémité de sa partie fixe une entrée comportant un filtre spatial de fréquence et à la périphérie de cette extrémité une deuxième entrée comprenant un premier guide d'onde rectangulaire, ledit filtre spatial étant apte à laisser passer les ondes de ladite deuxième bande de fréquence émise par une première source et à réfléchir les ondes de l'autre bande arrivant et par l'entrée et émises par une deuxième source, le guide cylindrique comportant à l'extrémité de sa partie mobile une première sortie comprenant un deuxième filtre spatial de fréquence et à la périphérie de cette extrémité une deuxième sortie comprenant un deuxième guide d'onde rectangulaire, le filtre spatial étant apte à laisser passer les ondes de ladite deuxième bande et réfléchir les ondes de l'autre bande, les deux faisceaux d'ondes étant disponibles en sortie pendant toute la rotation du joint.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif et faite en regard des figures du dessin annexé sur lequel:
    • - la figure 1 est un schéma de réalisation d'un joint tournant conforme à l'invention;
    • - la figure 2 est un schéma d'une réalisation particulière du joint et d'un dispositif de focalisation conformément à l'invention;
    • - la figure 3 est un schéma d'une variante du dispositif de focalisation;
    • - la figure 4 est un schéma de réalisation d'un filtre spatial selon la figure 1;
    • - la figure 5 est un schéma d'une vue agrandie d'une partie du réseau métallique selon la figure 4.
  • Dans la description qui suit on utilise les termes de bande haute, ou bande basse et de fréquences hautes ou fréquences basses, il est bien entendu que ces termes sont utilisés uniquement pour distinguer les deux types de bandes de fréquences étant très élevées et pouvant appartenir aux bandes L,S,C, X, KA, W.
  • Sur la figure 1, on a représenté un joint tournant de puissance conforme à l'invention. Ce joint est destiné à transmettre à une antenne, un faisceau composite constitué par deux faisceaux d'ondes électromagnétiques de fréquences différentes issues de sources différentes. Les fréquences à transmettre appartiennent par exemple aux bandes C-KA ou X-KA, ou aux bandes X-W.
  • Ce joint est un circuit hyperfréquence du type guide d'onde cylindrique. Il comprend par conséquent une partie cylindrique 1 de rayon r et de longueur L, le rayon r étant déterminé en fonction de la fréquence de coupure du mode d'excitation du guide. A titre d'exemple dans la bande basse, si λc est la longueur d'onde de coupure du mode radial TM01, r = λc 1.64. La longueur L est définie de telle manière que la propagation des fréquences hautes se fasse en zone de «Rayleigh» L ≤ 2r2 λH; λH étant la longueur d'onde la plus élevée des fréquences hautes.
  • La partie cylindrique comporte en fait une partie fixe 2 et une partie mobile 3. Les deux parties sont reliées entre elles par un mécanisme, connu en soi, qui permet d'obtenir un mouvement de rotation autour de l'axe XX' du guide, de l'une des parties par rapport à l'autre.
  • Ce guide 1 comprend, perpendiculairement à chacune de ses extrémités, un tronçon de guide rectangulaire 4 et 5. L'un de ces tronçons 4 permet d'alimenter le guide avec des ondes issues d'une source 52 dont les fréquences appartiennent à la bande basse choisie. L'autre tronçon 5 permet d'émettre ces ondes dans la direction donnée par la partie mobile 3 du guide.
  • Les deux sections droites du guide cylindrique 1 sont terminées par une plaque circulaire référencée respectivement 6 et 7 de rayon r. Ces plaques 6 et 7 sont des filtres spatiaux de fréquence. Le filtre 6 permet d'alimenter le guide avec des ondes issues d'une source S1 dont les fréquences appartiennent à la bande haute choisie. Le filtre 7 permet de laisser passer uniquement ces ondes.
  • Les filtres 6 et 7 se comportent comme une paroi transparente pour les fréquences hautes choisies et comme une paroi réfléchissante pour les fréquences basses choisies.
  • Le comportement des filtres spatiaux est à rapprocher de celui des miroirs dichroïques utilisés en optique dont la propriété est d'être transparents aux faisceaux de lumière d'une certaine longueur d'onde et d'être réfléchissants pour des faisceaux de lumière d'une autre longueur d'onde.
  • A l'intérieur du guide 1, les ondes de la bande basse sont guidées, elles se réfléchissent sur les parois du guide alors que les ondes de la bande haute se propagent comme en espace libre. Les ondes sont polarisées et la source S1 peut émettre un faisceau d'ondes électromagnétiques à polarisation circulaire ou radiale conformément aux modes TE01 et TM01. Ces deux modes sont les seuls à ne pas être perturbés par la rotation de la partie mobile 3 du joint. La source S2 émet après transformation un faisceau d'ondes électromagnétiques à polarisation radiale TM01. Ce mode est excité, de manière connue en soi, au moyen de deux iris placés au niveau de la transition entre les guides rectangulaires 4 et 5 et le guide cylindrique 1. On peut trouver une description de ce mode d'excitation dans la revue intitulée «Microwave Transmission Circuits» de Ra- gan à la page 387.
  • La figure 2 illustre une réalisation particulière d'un dispositif de focalisation permettant d'alimenter le guide cylindrique dans la bande haute choisie (W par exemple).
  • Le faisceau d'ondes électromagnétiques à polarisation radiale (ou circulaire) émanant de la source S1 est dirigé vers un miroir 8 réfléchissant d'axe optique XX'. Ce miroir 8 est positionné pour intercepter les ondes incidentes et réfléchit le rayonnement parallèlement à l'axe XX'. Le filtre 6, placé dans le plan d'incidence du miroir 8, est transparent pour ces ondes. Les ondes électromagnétiques de la bande haute traversent le filtre 6 et se propagent à l'intérieur de la partie cylindrique 1.
  • La source S2 alimente le guide 1 dans la bande basse par des ondes électromagnétiques à polarisation rectangulaire qui sont transformées en polarisation radiale à l'intérieur du guide rectangulaire 4. Ces ondes sont réfléchies perpendiculairement à leur direction par le filtre 6 considéré pour ces fréquences comme un court-circuit. Les deux types d'ondes formant un faisceau composite se propagent indépendamment sans se perturber à l'intérieur du guide.
  • Arrivé à l'autre extrémité du joint le faisceau composite bifréquence se décompose. Les ondes de la bande basse se réfléchissent sur le filtre 7 et partent dans une direction perpendiculaire à l'axe optique XX' dans le guide 5. Les ondes de la bande haute traversent le filtre 7 et sont à nouveau réfléchies par un deuxième miroir réfléchissant 9. Ce miroir 9 a le même axe XX' que le miroir 8. Il fait converger les ondes en un point F situé sur un axe perpendiculaire à l'axe XX'. Le rayonnement est intercepté en ce point par un guide d'onde qui peut, par exemple, être un cornet électromagnétique.
  • Selon cette réalisation particulière les miroirs 8 et 9 sont des ellipsoïdes de révolution situés sur le même axe optique XX'. Les deux ellipsoïdes sont dits «confocaux», car l'un des foyers de l'un des ellipsoïdes est situé au sommet de l'autre et inversement, l'autre foyer étant situé au centre de phase des sources S1 et S2. Ainsi F2 est l'un des foyers du miroir 9, c'est aussi le sommet du miroir 8. De même, le foyer F'2 est l'un des foyers du miroir 8, c'est aussi le sommet du miroir 9. Ce montage a pour avantage de présenter des très faibles pertes.
  • La figure 3 illustre une variante de réalisation du dispositif de focalisation conforme à l'invention.
  • Selon cette variante, le dispositif comporte deux lentilles diélectriques 10, 11, plan convexe et ayant le même axe optique XX'. Dans cette réalisation la source d'émission S1 est placée au foyer de la lentille 10, sur l'axe XX'. La source de réception S est placée au foyer F de la lentille 11 sur l'axe XX'. Les ondes de la bande haute sont transmises suivant la direction X'X.
  • La figure 4 illustre un exemple de réalisation selon un mode préféré de filtre spatial conforme à l'invention. Un disque central 12 en matériau diélectrique à faibles pertes porte sur ses deux faces, des réseaux identiques 13 et 14 constitués de disques métalliques admettant le plan d'incidence 15 comme plan de symétrie. Les réseaux métalliques 13 et 14 peuvent être obtenus par photogravure ou par usinage à la fraise à partir d'une lame diélectrique 12 métallisée sur ses deux faces. Ce disque central 12 est placé entre deux autres disques 16 et 17, les trois disques étant faits du même matériau diélectrique ou de matériaux ayant les mêmes caractéristiques. Les couches 12, 16 et 17 de matériau diélectrique et d'épaisseurs respectives E1, E2 et E3 sont, dans cet exemple, en polyphénylène.
  • La figure 5 est une vue agrandie d'une partie du réseau métallique utilisé dans l'exemple précédent. Des petites plaques carrées métalliques de quelques dizaines de micromètres d'épaisseur et généralement en cuivre sont disposées selon la figure 5 sur chacune des faces de la couche de matériau diélectrique centrale 12. Ces carrés de côté a, séparés les uns des autres d'une distance d peuvent être réalisés, à titre d'exemple, par photogravure ou fraisage d'une couche de matériau diélectrique métallisée sur ses deux faces (les plaques sont rectangulaires lorsque l'angle d'incidence 8 n'est pas normal à ces plaques).
  • Les dimensions des carrés sont choisies en fonction des fréquences à filtrer. La particularité de ce mode de réalisation préféré, est de pouvoir filtrer des ondes électromagnétiques d'une bande donnée, quelle que soit la polarisation de ces ondes.
  • En conclusion, le joint tournant tel qu'il a été décrit permet de transmettre deux faisceaux d'ondes électromagnétiques de fréquences appartenant à deux bandes différentes, par exemple C-KA ou KA-X ou X-W.
  • Il n'y a pas de problème de dimensionnement dû aux très hautes fréquences (supérieures à 35 GHz) comme dans les joints tournants réalisés à l'aide de conducteurs coaxiaux de l'art connu car on utilise un circuit hyperfréquence parfaitement adapté à ces fréquences. Ce circuit comporte, en effet, un guide cylindrique 1, ce qui permet notamment d'exciter les ondes de la gamme de fréquence la plus haute (X ou W selon le cas) en mode radial (TM01) ou circulaire (TE01), ces deux modes de polarisation étant les seuls à ne pas être perturbés par la rotation de la partie mobile 3 du joint. La formation du faisceau composite guidé par la cavité 1 et la séparation des ondes bifréquence sont réalisées au moyen des deux filtres spatiaux 6 et 7.

Claims (8)

1. Joint tournant de puissance pour antenne double-bande, destiné à effectuer une liaison entre les parties fixes et mobiles de l'antenne pour transmettre des ondes électromagnétiques appartenant à deux bandes de fréquences différentes (X, W) comprenant un guide d'onde cylindrique hyperfréquence (1) ayant une partie fixe (2) et une partie mobile (3), caractérisé en ce qu'il est apte à transmettre un faisceau composite constitué par un premier faisceau d'onde dont la fréquence appartient à la première bande (X), et par un deuxième faisceau d'onde dont la fréquence appartient à la deuxième bande (W) et est au moins quatre fois supérieure à la première, de manière à ce que les ondes de la première bande (X) soient guidées et que les ondes de la deuxième bande (W) se propagent comme en espace libre, ce guide cylindrique (1) comportant à l'extrémité de sa partie fixe une première entrée comportant un premier filtre spatial de fréquence (6) et à la périphérie de cette extrémité une deuxième entrée comprenant un premier guide d'onde rectangulaire (4), ledit filtre spatial étant apte à laisser passer les ondes de ladite deuxième bande de fréquence (W) émise par une première source (S1) et à réfléchir les ondes de l'autre bande (X) arrivant par l'entrée (4) et émises par une deuxième source (S2), le guide cylindrique (1) comportant à l'extrémité de sa partie mobile une première sortie comprenant un deuxième filtre spatial de fréquence (7) et à la périphérie de cette extrémité une deuxième sortie comprenant un deuxième guide d'onde rectangulaire (5), le filtre spatial étant apte à laisser passer les ondes de ladite deuxième bande (W) et réfléchir les ondes de l'autre bande (X), les deux faisceaux d'ondes étant disponibles en sortie pendant toute la rotation du joint.
2. Joint tournant de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filtres spatiaux de fréquence comprennent au moins deux couches (16, 17) de matériau diélectrique superposées et des réseaux métalliques (13, 14) interposés entre les couches successives de matériau diélectrique.
3. Joint tournant de puissance selon la revendication 2, caractérisé en ce que les réseaux métalliques (13, 14) ont la configuration d'un ensemble de carrés conducteurs isolés entre eux, les dimensions de ces carrés étant fonction des fréquences à filtrer.
4. Joint tournant de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première entrée (6) est alimentée par ladite première source (S1) au moyen d'un dispositif de focalisation (8, 10) permettant de réfléchir les ondes dans la direction de l'axe (XX') du guide (1).
5. Joint tournant de puissance selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première sortie (7) alimente la partie mobile de l'antenne à l'aide d'une source (S) par l'intermédiaire d'un dispositif de focalisation (9, 11) permettant de réfléchir les ondes dans la direction de la source (S).
6. Joint tournant de puissance selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les dispositifs de focalisation (8, 9), (10, 11) ont le même axe optique (XX').
7. Joint tournant de puissance selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les dispositifs de focalisation sont constitués par deux miroirs ayant la configuration d'un ellipsoïde et révolution (8, 9) dont un des foyers (F2, F2') de l'un est confondu avec le sommet de l'autre et inversement, les deux autres foyers étant confondus avec les sources (S1, S2).
8. Joint tournant de puissance selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les dispositifs de focalisation sont constitués par des lentilles plan convexe (10, 11).
EP83402150A 1982-11-09 1983-11-04 Joint tournant de puissance pour antenne double-bande Expired EP0108693B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8218803A FR2535904B1 (fr) 1982-11-09 1982-11-09 Joint tournant de puissance pour antenne double bande
FR8218803 1982-11-09

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