EP0228743B1 - Plane microwave antenna for the simultaneous reception of two polarizations - Google Patents

Description

Translated fromFrench

La présente invention concerne une antenne plane hyperfréquence composée d'une pluralité d'éléments rayonnants (récepteurs ou, selon le principe de réciprocité des antennes, émetteurs), prévue pour fonctionner simultanément avec deux polarisations différentes des ondes, présentant à cet effet deux réseaux de lignes planaires disposés chacun sur une feuille de diélectrique du type "lignes à substrat complètement suspendu" enserré entre des dispositifs au moins localement métalliques ou métallisés dans lesquels des évidements placés en regard les uns des autres sont percés pour constituer des guides d'onde élémentaires ouverts ou fermés, les extrémités des conducteurs centraux des lignes planaires étant disposées à l'intérieur de ces guides d'onde de manière à constituer des sondes qui réalisent un couplage permettant la réception (ou l'émission) de signaux hyperfréquences.The present invention relates to a flat microwave antenna composed of a plurality of radiating elements (receivers or, according to the principle of reciprocity of antennas, transmitters), designed to operate simultaneously with two different polarizations of the waves, having for this purpose two networks of planar lines each arranged on a dielectric sheet of the type "lines with fully suspended substrate" enclosed between at least locally metallic or metallized devices in which recesses placed opposite one another are drilled to form open elementary waveguides or closed, the ends of the central conductors of the planar lines being arranged inside these waveguides so as to constitute probes which produce a coupling allowing the reception (or the emission) of microwave signals.

De telles antennes sont utilisées notamment pour la réception des émissions de télévision par satellite, à une fréquence d'environ 12 GHZ, en polarisation circulaire.Such antennas are used in particular for the reception of television broadcasts by satellite, at a frequency of approximately 12 GHZ, in circular polarization.

Une antenne plane hyperfréquence comprenant un ensemble de tels éléments a été décrite dans la demande de brevet français n^o 2544920. Il y est décrit notamment un agencement permettant de maintenir les lignes de transmission compossant le ou les réseaux d'alimentation de l'antenne. Chacun des réseaux de lignes hyperfréquences est constitué par un circuit imprimé déposé sur une feuille mince de diélectrique servant de substrat enserrée entre deux plaques métalliques ou en diélectrique métallisé. Chaque réseau est disposé de telle sorte que les extrémités des conducteurs centraux des lignes se trouvent en regard d'évidements carrés percés respectivement dans chacune des plaques qui l'enserrent de manière à réaliser le couplage entre les lignes et les évidements. Chaque feuille de diélectrique portant le réseau de conducteurs centraux imprimés des lignes hyperfréquences est maintenue entre les plaques qui l'enserrent par des plots de positionnement situés sur les faces de ces plaques, en regard les uns des autres et de part et d'autre de cette feuille, ces plots étant en outre disposés par rapport à cette feuille, dans ces espaces dépourvus de circuits imprimés.A microwave plane antenna comprising a plurality of such elements has been described in the French patent application^No. 2544920. It is described including an arrangement for maintaining transmission lines compossant or the antenna feed networks. Each of the microwave line networks consists of a printed circuit deposited on a thin sheet of dielectric serving as a substrate sandwiched between two metal plates or in metallized dielectric. Each network is arranged so that the ends of the central conductors of the lines are opposite pierced square recesses respectively in each of the plates which enclose it so as to achieve coupling between the lines and the recesses. Each dielectric sheet carrying the network of central conductors printed with microwave lines is held between the plates which enclose it by positioning studs located on the faces of these plates, facing each other and on either side of this sheet, these pads being further disposed relative to this sheet, in these spaces devoid of printed circuits.

L'antenne est destinée à fonctionner en polarisation circulaire. Deux solutions sont connues : la première consiste en l'utilisation d'un coupleur dit "coupleur 3dB" dont les entrées sont reliées aux deux réseaux sensibles aux deux polarisations linéaires orthogonales ; on obtient ainsi simultanément les deux sens de polarisation circulaire, chacun sur une sortie du coupleur.
Cette solution, présente l'inconvénient d'imposer, surtout pour de grandes antennes, une grande précision de réalisation aux deux réseaux de lignes reliant les sondes dans les guides d'onde aux entrées du coupleur, car les longeurs électriques doivent être égales, tout déphasage dégradant la pureté de polarisation circulaire. Elle ne sera donc utilisée que pour de petites antennes. En outre, elle imposerait encore la présence de deux réseaux dans l'antenne même si on ne désirait recevoir qu'un seul sens de polarisation.The antenna is intended to operate in circular polarization. Two solutions are known: the first consists in the use of a coupler called "3dB coupler" whose inputs are connected to the two networks sensitive to the two orthogonal linear polarizations; the two directions of circular polarization are thus obtained simultaneously, each on an output of the coupler.
This solution has the drawback of imposing, especially for large antennas, great precision in the realization of the two networks of lines connecting the probes in the waveguides to the inputs of the coupler, because the electrical lengths must be equal, all phase shift degrading the purity of circular polarization. It will therefore only be used for small antennas. In addition, it would still impose the presence of two networks in the antenna even if one wanted to receive only one direction of polarization.

Une autre solution est fournie par l'emploi d'un dépolariseur à grilles placé devant l'antenne. Celui-ci peut être de l'un quelconque des types connus : à fils, à lignes en méandres, ou à lames métalliques. Les deux sens de polarisation circulaire sont alors disponibles simultanément à la sortie de chaque circuit. Cette solution diminue l'exigence de précision des réseaux de lignes et facilité donc leur fabrication . En outre elle permettrait de n'utiliser qu'un seul réseau si on ne désirait recevoir qu'un seul sens de polarisation. Pour obtenir un taux de composante contrapolaire faible, dans le cas présent ou l'on reçoit deux polarisations, les deux réseaux orthogonaux doivent être découplés, or il existe un couplage parasite entre les deux réseaux dû au fait que les sondes d'un réseau sont proches de celles de l'autre réseau. La méthode habituelle pour réduire ce couplage consiste à éloigner les sondes les unes des autres, c'est-à-dire à écarter l'un de l'autre les deux plans des réseaux de lignes, ce qui a l'inconvénient de rendre difficile l'adaptation parfaite de deux sondes à la fois avec le même plan de court-circuit derrière ces sondes. En Outre cet éloignement nécessite un bloc de guides d'onde supplémentaire entre les deux réseaux de lignes, ce qui accroît le coût et l'encombrement de l'antenne.Another solution is provided by the use of a grate depolarizer placed in front of the antenna. This can be of any of the known types: wire, meandering lines, or metal blades. The two directions of circular polarization are then available simultaneously at the output of each circuit. This solution reduces the requirement for precision of line networks and therefore facilitates their manufacture. Furthermore, it would make it possible to use only one network if one wanted to receive only one direction of polarization. To obtain a cross-polar component rate weak, in the present case where two polarizations are received, the two orthogonal networks must be decoupled, or there is a parasitic coupling between the two networks due to the fact that the probes of one network are close to those of the other network. The usual method to reduce this coupling consists in moving the probes away from each other, that is to say to separate the two planes from the line networks from each other, which has the drawback of making it difficult the perfect adaptation of two probes at the same time with the same short-circuit plane behind these probes. In addition, this distance requires an additional block of waveguides between the two networks of lines, which increases the cost and the size of the antenna.

Pour remédier à ces inconvénients, l'antenne selon l'invention est notamment remarquable en ce que le dispositif situé entre les deux réseaux de lignes est d'épaisseur assez faible pour qu'il risque d'exister un couplage parasite entre les deux réseaux de la longueur d'onde et les évidements dont il est percé ont une forme de croix.To overcome these drawbacks, the antenna according to the invention is notably remarkable in that the device located between the two line networks is of sufficiently small thickness so that there is a risk of parasitic coupling between the two networks. the wavelength and the recesses from which it is pierced have the shape of a cross.

Les évidements en croix permettent de réduire le couplage mutuel entre deux sondes orthogonales, par une atténuation des modes supérieurs plus importante qu'avec un évidement carré, car les guides en croix ont un effet comparable à celui de deux guides rectangulaires placés orthogonalement, dans lesquels la fréquence de coupure des modes TE11 et TM11 est plus haute que dans un guide carré de côté égal au grand côté des rectangles. De ce fait il est possible de rapprocher les plans des deux réseaux, ce qui diminue le coût et l'encombrement.Cross recesses reduce the mutual coupling between two orthogonal probes, by a greater attenuation of the higher modes than with a square recess, because the cross guides have an effect comparable to that of two rectangular guides placed orthogonally, in which the cutoff frequency of TE11 and TM11 modes is higher than in a square guide with a side equal to the long side of the rectangles. Therefore it is possible to reconcile the plans of the two networks, which reduces the cost and congestion.

Avantageusement le dispositif situé entre les deux réseaux est une plaque mince, c'est à dire d'épaisseur trop faible pour assurer par elle même une rigidité suffisante, percée de trous en forme de croix et munie de plots pour tenir les feuilles de diélectrique à distance et cette plaque est une tôle plane sur les deux faces de laquelle les plots sont rapportés par sérigraphie et faits d'une matière diélectrique.Advantageously, the device situated between the two networks is a thin plate, that is to say of a thickness too small to ensure by itself sufficient rigidity, pierced with cross-shaped holes and provided with studs to hold the dielectric sheets at distance and this plate is a flat sheet on both sides of which the studs are reported by screen printing and made of a dielectric material.

Selon une variante la plaque est faite de deux tôles planes appliquées l'une sur l'autre, chaque tôle étant munie sur sa face extérieure de plots disposés par sérigraphie et faits d'une matière diélectrique.According to a variant the plate is made of two sheets planes applied one on the other, each sheet being provided on its outer face with studs arranged by screen printing and made of a dielectric material.

Cette structure est particulièrement économique puisqu'une simple tôle poinçonnée y suffit pour constituer le dispositif de guides d'onde, et en outre les plots en matière diélectrique sérigraphiés sont de fabrication plus simple et ils améliorent les performances de l'antenne.This structure is particularly economical since a simple punched sheet is sufficient therein to constitute the waveguide device, and furthermore the dots of screen-printed dielectric material are simpler to manufacture and they improve the performance of the antenna.

L'antenne selon l'art antérieur présente en outre l'inconvénient que les plaques, constituant à la fois l'ossature principale de l'antenne et le système de guides d'ondes, doivent présenter une bonne rigidité et une grande précision dimensionnelle. Des plaques en métal avec une structure aussi complexe sont coûteuses et en outre très lourdes. Des plaques en matière plastique métallisée présentent des caractéristiques de dilatation thermique impropres à la réalisation d'une antenne de grande dimension devant fonctionner aussi bien par -40° qu'en plein soleil d'été.The antenna according to the prior art also has the disadvantage that the plates, constituting both the main framework of the antenna and the waveguide system, must have good rigidity and high dimensional accuracy. Metal plates with such a complex structure are expensive and also very heavy. Metallized plastic plates have thermal expansion characteristics which are unsuitable for producing a large antenna which must operate as well at -40 ° as in direct summer sun.

Pour remédier à ces inconvénients, l'antenne selon l'invention est notamment remarquable en ce que les "plaques y sont remplacées par des dispositifs composites constitués chacun par une tôle mince et percée d'évidements, sur une face de laquelle est appliqué au moins un bloc constituant une pluralité de guides d'onde, et sur l'autre face de laquelle sont situés les plots d'écartement, et en ce que l'ensemble des tôles est maintenu par un châssis rigide unique.To overcome these drawbacks, the antenna according to the invention is particularly remarkable in that the "plates are replaced there by composite devices each consisting of a thin sheet of metal pierced with recesses, on one side of which is applied at least a block constituting a plurality of waveguides, and on the other face of which the spacing pads are located, and in that the set of sheets is held by a single rigid frame.

Le bloc constituant une pluralité de guides d'onde est rapporté sur la tôle et maintenu par elle, il n'est donc pas soumis à des exigences de précision mécanique sévères et peut donc être réalisé d'une manière économique. La tôle mince est relativement flexible, et est tenue en position par le châssis, qui constitue donc une sorte de marbre pour maintenir les tôles à plat. On a donc maintenant une seule pièce rigide : le châssis, qui maintient plusieurs tôles, au lieu de la pluralité de plaques autoporteuses complexes de l'art antérieur.The block constituting a plurality of waveguides is attached to the sheet and held by it, it is therefore not subject to severe mechanical precision requirements and can therefore be produced in an economical manner. The thin sheet is relatively flexible, and is held in position by the chassis, which therefore constitutes a kind of marble to keep the sheets flat. We now have only one rigid part: the chassis, which holds several sheets, location of the plurality of complex self-supporting plates of the prior art.

La description qui va suivre, en regard des dessins annexés décrivant des exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.The description which follows, with reference to the appended drawings describing nonlimiting examples will make it clear how the invention can be implemented.

La figure 1 représente en coupe une partie d'une antenne comportant deux réseaux de lignes hyperfréquence, réalisée selon l'invention.FIG. 1 represents in section a part of an antenna comprising two networks of microwave lines, produced according to the invention.

La figure 2 représente une vue en plan de la même partie d'antenne.Figure 2 shows a plan view of the same antenna portion.

La figure 3 représente un exemple d'un mode de fixation des constituants de l'antenne les uns aux autres.FIG. 3 represents an example of a method of fixing the components of the antenna to each other.

La figure 4 représente, partiellement en coupe, une antenne complète.Figure 4 shows, partially in section, a complete antenna.

La figure 1 qui est une vue en coupe selon la ligne A de la figure 2 représente des constituants d'une antenne écartés les uns des autres pour une meilleure clarté de la figure. L'antenne est composée d'un réseau de lignes planaires disposé sur une feuille diélectrique 195 et d'un deuxième réseau semblable disposé sur une feuille diélectrique 196, ces réseaux sont chacun enserrés entre des dispositifs en matériau métallique ou métallisé. Les lignes portées par les feuilles 195 et 196 ne sont pas représentes car leur épaisseur à l'échelle est trop faible pour les rendre visibles. Il y a ici trois dispositifs en materiau métallique ou métallisé ; l'une est placé au-dessus du réseau 195, un deuxième est placé entre les réseaux 195, 196 et le troisième est placé sous le réseau 196. L'un de ces dispositifs comporte les éléments références 50 et 156, un autre de ces dispositifs comporte les éléments réferencés 49 et 159. Le dispositif situé entre les deux réseaux de lignes est d'épaisseur faible vis à vis de la longueur d'onde. Il est constitué d'une plaque mince 150 percée de trous 6 et munie de plots 19, 20 pour tenir les feuilles 195, 196 à distance. Cette plaque 150 est une tôle plane sur les deux faces de laquelle sont reportés par sérigraphie les plots 19, 20, faits d'une matière diélectrique. Dans tous ces dispositifs sont percés des évidements qui constituent des guides d'onde élémentaires 2,dans lesquels débouchent les extrémités des lignes, ainsi qu'il apparaitra plus clairement à la description de la figure 2. Des plots, 4, 14, sont prévus aussi sur les dispositifs supérieur et inférieur pour tenir les feuilles de diélectrique 195, 196, à une certaine distance desdits dispositifs. Un de ces dispositifs est constitué d'une tôle 156 plane et percée de trous 6, sur une face de laquelle est appliqué un bloc 50 constituant une pluralité de guides d'onde 2, et sur l'autre face de laquelle sont situés des plots d'écartement 4. Un autre de ces dispositifs est constitué de façon semblable par la tôle 159 percée des trous 6, le bloc 49, constituant des guides d'ondes, et des plots décartement 14.Figure 1 which is a sectional view along line A of Figure 2 shows components of an antenna spaced from each other for better clarity of the figure. The antenna is composed of a network of planar lines arranged on adielectric sheet 195 and a second similar network arranged on adielectric sheet 196, these networks are each sandwiched between devices made of metallic or metallized material. The lines carried by thesheets 195 and 196 are not shown because their thickness on the scale is too small to make them visible. There are three devices here in metallic or metallized material; one is placed above thenetwork 195, a second is placed between thenetworks 195, 196 and the third is placed under thenetwork 196. One of these devices includes theelements references 50 and 156, another of these devices includes the elements referenced 49 and 159. The device located between the two networks of lines is of small thickness with respect to the wavelength. It consists of athin plate 150 pierced withholes 6 and provided withstuds 19, 20 to hold thesheets 195, 196 at a distance. Thisplate 150 is a flat sheet on the two faces of which are transferred by screen printing thepads 19, 20, made of a dielectric material. In all of these devices, recesses are formed which constituteelementary waveguides 2, into which the ends of the lines open, as will appear more clearly from the description of FIG. 2. Plots, 4, 14, are provided. also on the upper and lower devices for holding thedielectric sheets 195, 196, at a certain distance from said devices. One of these devices consists of aflat sheet 156 pierced withholes 6, on one side of which is applied ablock 50 constituting a plurality ofwaveguides 2, and on the other side of which are located studs Another of these devices is constituted in a similar manner by thesheet 159 pierced withholes 6, theblock 49, constituting wave guides, andseparation pads 14.

Les tôles 156, 150, 159, sont réalisées en aluminium et ont une épaisseur de 1 mm, les blocs 49, 50 sont moulés par exemple en matière plastique thermoplastique, dite "ABS" et métallisés, et les feuilles diélectriques portant les réseaux de lignes sont réalisées à partir d'une feuille de "mylar" de 70 microns d'épaisseur recouverte d'une feuille de cuivre de 35 microns qui est gravée pour constituer les lignes. Il est possible d'utiliser des épaisseurs encore plus faibles pour la feuille diélectrique, dans le but de diminuer encore les pertes ; on pourrait utiliser par exemple une feuille de Kapton de 25 microns, mais cette dernière est plus chère que la feuille de mylar. La matière utilisée pur constituer les plots est avantageusement chargée de particules en matériau diélectrique ; ces particules sont par exemple des billes éventuellement creuses en verre ou en matière plastique.Les plots d'écartement sérigraphiés 4, 14, 19, 20 ont une épaisseur de 0,8 mm. Ils sont réalisés au moyen d'une sérigraphie utilisant un écran d'épaisseur adéquate ; l'écran est constitué d'une toile à mailles assez larges pour laisser passer les susdites billes, recouverte d'une ou plusieurs couches fournissant l'épaisseur désirée, en matière photo-sensible, et les motifs des plots sont obtenus, au moyen d'un traitement photographique,sur cet écran.Thesheets 156, 150, 159 are made of aluminum and have a thickness of 1 mm, theblocks 49, 50 are molded for example in thermoplastic plastic material, called "ABS" and metallized, and the dielectric sheets carrying the networks of lines. are made from a 70 micron thick "mylar" sheet covered with a 35 micron copper sheet which is etched to form the lines. It is possible to use even smaller thicknesses for the dielectric sheet, with the aim of further reducing the losses; one could use for example a sheet of Kapton of 25 microns, but the latter is more expensive than the sheet of mylar. The material used to constitute the pads is advantageously charged with particles of dielectric material; these particles are for example possibly hollow beads made of glass or plastic. The screen-printedspacers 4, 14, 19, 20 have a thickness of 0.8 mm. They are produced by screen printing using a screen of adequate thickness; the screen consists of a mesh fabric wide enough to let the above balls pass, covered with one or more layers providing the desired thickness, in photo-sensitive material, and the patterns of the studs are obtained, by means of a photographic treatment, on this screen.

La figure 2 montre les mêmes constituants que la figure 1, mais sans la tôle supérieure 156 afin de laisser apparaitre le réseau de lignes 1. Ces dernières ont en général une largeur de 1,8 mm. Elles présentent des parties plus étroites au niveau des raccordements en "T" pour adapter l'impédance. Les plots sérigraphiés 19, 29 de la tôle 157 sont vus par transparence au travers de la feuille de mylar 195.Figure 2 shows the same components as Figure 1, but without theupper sheet 156 to reveal the network oflines 1. The latter generally have a width of 1.8 mm. They have narrower parts at the "T" connections to adapt the impedance. The screen-printedstuds 19, 29 of thesheet 157 are seen by transparency through the sheet ofmylar 195.

Les évidements 6 de la tôle 150 ont la forme d'une croix alors que les guides d'onde 2, sont de section carrée. Les références 7 et 8 indiquant respectivement un point du périmètre du guide d'onde et un point du périmètre de l'évidement montrent comment ils sont placés l'un par rapport à l'autre. Les évidements des tôles supérieure et inférieure 156, 159 sont aussi en forme de croix afin de réaliser toutes les tôles avec un même outillage. Les guides d'onde 2 pourraient d'ailleurs eux aussi être en forme de croix, mais pour eux cela n'est pas avantageux, car cela complique inutilement l'outillage de fabrication. Cette forme n'est vraiment indispensable que pour la tôle située entre les deux plans des réseaux de lignes 195, 196.Therecesses 6 of thesheet 150 have the shape of a cross while thewaveguides 2 are of square section.References 7 and 8 respectively indicating a point on the perimeter of the waveguide and a point on the perimeter of the recess show how they are placed relative to each other. The recesses of the upper andlower sheets 156, 159 are also in the form of a cross in order to produce all the sheets with the same tool. Thewaveguides 2 could also also be in the form of a cross, but for them this is not advantageous, since this unnecessarily complicates the manufacturing tool. This shape is really essential only for the sheet located between the two planes of thelines 195, 196.

Les plots d'écartement 19, vus au travers de la feuille 195 sont représentés par des zones hachurées entourées de pointillés. Le dessin des plages sérigraphiées constituant ces plots représente pratiquement en négatif un dessin semblable à celui du réseau de lignes, dessin dans lequel ces dernières y seraient élargies. Par les mots "en négatif", on entend que la matière est absente là où les lignes sont présentes. Un tel dessin peut être obtenu facilement au moyen d'un équipement de dessin assisté par ordinateur. Avec cet équipement on peut faire dessiner des bandes ayant une même ligne médiane que les lignes hyperfréquence, mais plus larges, et y ajouter le réseau des évidements en croix. En l'absence d'un tel équipement, il est possible de réaliser le même dessin. Il faut alors utiliser un cliché des lignes en transparent sur fond noir, et en réaliser un contre-type négatif en déplaçant le cliché dans tous les sens pendant l'exposition . L'amplitude de ce déplacement est bien entendu égale à l'élargissement souhaité pour les lignes.On obtient ainsi un dessin en noir des lignes élargies, qu'il suffit alors de superposer au dessin en noir des évidements. Sur la figure 2, le dessin des plots comporte un couloir vierge le long du bloc 50, à sa gauche et en haut : ceci est dû au fait qu'il existe une ligne, cachée sous le bord du bloc 50.Thespacing studs 19, seen through thesheet 195 are represented by hatched zones surrounded by dotted lines. The drawing of the silk-screened areas constituting these studs represents practically in negative a drawing similar to that of the network of lines, drawing in which the latter would be widened there. By the words "negative" is meant that the material is absent where the lines are present. Such a drawing can be easily obtained by means of computer-assisted drawing equipment. With this equipment it is possible to draw strips having the same center line as the microwave lines, but wider, and to add the network of cross recesses. Without of such equipment, it is possible to make the same drawing. It is then necessary to use a cliché of the transparent lines on a black background, and to make a negative counter-type by moving the cliché in all directions during the exposure. The amplitude of this movement is of course equal to the desired enlargement for the lines. This gives a black drawing of the enlarged lines, which then suffices to superimpose the black drawing of the recesses. In FIG. 2, the drawing of the studs comprises a blank corridor along theblock 50, to its left and at the top: this is due to the fact that there is a line, hidden under the edge of theblock 50.

La référence 3 indique l'extrémité d'une ligne ou réseau porté par la feuille 195, extrémité qui débouche dans le guide d'onde 2 pour réaliser une sonde de couplage permettant la récéption des ondes hyperfréquences ; la référence 30 indique de la même manière une sonde du réseau porté par la feuille diélectrique 196. La largeur des sondes doit être un peu augmentée par rapport à celle des lignes. Elle est d'environ 2,5 mm.The reference 3 indicates the end of a line or network carried by thesheet 195, end which opens into thewaveguide 2 to produce a coupling probe allowing the reception of microwave waves; thereference 30 indicates in the same way a probe of the network carried by thedielectric sheet 196. The width of the probes must be slightly increased compared to that of the lines. It is about 2.5 mm.

L'intervalle entre deux rangées d'évidements dans les deux directions est de 23 mm.The interval between two rows of recesses in both directions is 23 mm.

Sur la figure on n'a représenté qu'un bloc de guides d'onde 50, de manière à laisser visible à côté de ce bloc le réseau des lignes. Il est bien évident que d'autres blocs de guides d'onde analogues au bloc 50 doivent êtres montés sur toute la surface de l'antenne ; ces blocs sont séparés les uns des autres ce qui permet de diminuer l'effet des dilatations différentes de la matière plastique de ces blocs d'une part et de l'aluminium constituant les tôles d'autre part. Les blocs de guides d'onde 50 sont munis d'ergots tel que 5 sur la figure 1, qui permettent la fixation des blocs 50 sur les tôles. Des trous 17, destinés à recevoir ces ergots, sont visibles sur la figure 2.In the figure only a block ofwaveguides 50 has been shown, so as to leave visible next to this block the network of lines. It is obvious that other blocks of waveguides similar to block 50 must be mounted over the entire surface of the antenna; these blocks are separated from each other which makes it possible to reduce the effect of the different expansions of the plastic material of these blocks on the one hand and of the aluminum constituting the sheets on the other hand. The waveguide blocks 50 are provided with pins such as 5 in FIG. 1, which allow theblocks 50 to be fixed on the sheets.Holes 17, intended to receive these lugs, are visible in FIG. 2.

La configuration répétitive du réseau de lignes permet de reconstituer facilement le reste de l'antenne qui n'est pas représenté sur la figure. Une antenne peut être constituée par exemple par seize blocs 50 comportant chacun seize guides d'onde 2 disposés en rectangle de huit sur deux blocs. Le dessin du réseau de lignes portés par la feuille 196 est différent de celui montré sur la figure 2, de manière à ce que les lignes débouchent perpendiculairement à celles de la feuille 195. Le dessin de ce réseau (non représenté) peut être facilement imaginé à partir du dessin représenté. En outre des exemples schématiques de ces deux dessins sont donnés dans la demande de brevet citée en introduction.The repetitive configuration of the line network makes it easy to reconstitute the rest of the antenna which is not shown in the figure. An antenna can be constituted for example by sixteenblocks 50 each comprising sixteenwaveguides 2 arranged in a rectangle of eight on two blocks. The drawing of the network of lines carried by thesheet 196 is different from that shown in FIG. 2, so that the lines emerge perpendicular to those of thesheet 195. The drawing of this network (not shown) can be easily imagined from the drawing shown. In addition, schematic examples of these two drawings are given in the patent application cited in the introduction.

Il est facile de comprendre que les plots d'écartement 4 et 19 ou 20 et 24 auraient pu aussi être déposés par sérigraphie sur les deux faces de chaque feuille 195, 196 au lieu d'être déposés sur les tôles métalliques 156 150, 159. Toutefois le dépôt sur les tôles est bien plus facile.It is easy to understand that thespacing pads 4 and 19 or 20 and 24 could also have been deposited by screen printing on the two faces of eachsheet 195, 196 instead of being deposited on themetal sheets 156 150, 159. However the deposit on the sheets is much easier.

La figure 4 montre en détail des moyens d'assemblage de l'antenne. On y retrouve les tôles 156 et 159, munies respectivement des plages d'écartement 4 et 14 et enserrant les feuilles 195 et 196. Il s'agit ici d'une variante dans laquelle la plaque 150 de la figure 1 est faite de deux tôles planes 157, 158 appliquées l'une sur l'autre, chaque tôle étant munie sur sa face extérieure des plots respectivement 19, 20.Figure 4 shows in detail the assembly means of the antenna. There are thesheets 156 and 159, respectively provided with spacing ranges 4 and 14 and enclosing thesheets 195 and 196. This is a variant in which theplate 150 of Figure 1 is made of twosheets planes 157, 158 applied one on the other, each sheet being provided on its outer face withpads 19, 20 respectively.

L'ergot 18, appartenant au bloc de guides d'onde ouverts supérieur est fixé dans un trou des tôles 156 et 157. L'ergot 5 appartenant au bloc de guides d'onde fermés inférieur est fixé dans un trou des tôles 159 et 158. La tôle 157 est appliquée directement contre la tôle 158. L'emploi de deux tôles peut être utile, car il est difficile de trouver des emplacements libres (sans plots sérigraphié) à la même position sur les deux faces de la plaque centrale 157, 158, pour y placer un trou destiné à un ergot 5, 18. Alors l'usage de deux tôles permet de placer les trous à des positions différentes sur chaque tôle, sans déboucher sur l'autre face de la plaque. En outre il peut être plus simple de sérigraphier les plots 19, 20 sur deux tôles séparées, adossées par la suite l'une à l'autre, que sur deux faces d'une même plaque. L'ensemble de l'antenne est monté sur un châssis dont une petite partie est représentée hachurée en 22. Un pion 21 est fixé dans la matière de ce châssis et l'empilage constituant l'antenne, muni de trous adéquats, est fixé au châssis à l'aide de tels pions et de clips 23 enfoncés à force sur les pions. Dans le cas d'une seule tôle 150 comme dans la figure 1, c'est à dire si l'on a pu trouver des emplacements communs aux deux réseaux de lignes pour les trous 17 de la figure 2, les pions 21 pourraient passer par ces trous et fixer à la fois les tôles sur le châssis et les blocs de guide d'onde 50.Thelug 18, belonging to the upper open waveguide block is fixed in a hole in thesheets 156 and 157. Thelug 5 belonging to the lower closed waveguide block is fixed in a hole in thesheets 159 and 158 Thesheet 157 is applied directly against thesheet 158. The use of two sheets can be useful, since it is difficult to find free locations (without silkscreened studs) in the same position on the two faces of thecentral plate 157, 158, to place a hole for alug 5, 18. Then the use of two sheets allows to place the holes in different positions on each sheet, without leading to the other side of the plate. In addition, it may be simpler to screen-print thestuds 19, 20 on two separate sheets, back-to-back. to each other, only on two sides of the same plate. The entire antenna is mounted on a chassis, a small part of which is shown hatched at 22. Apin 21 is fixed in the material of this chassis and the stack constituting the antenna, provided with suitable holes, is fixed to the chassis using such pins and clips 23 forced into the pins. In the case of asingle sheet 150 as in FIG. 1, that is to say if it has been possible to find locations common to the two networks of lines for theholes 17 in FIG. 2, thepins 21 could pass through these holes and fix both the sheets on the frame and the waveguide blocks 50.

La figure 4 représente une antenne complète : on y retrouve les mêmes références 22 pour le châssis, 49 et 50 pour les blocs de guide d'onde. La référence 15 englobe l'empilage des tôles précédemment référencées 150 à 159. L'antenne est logée dans un boitier de protection, dont la paroi arrière 22 constitue le susdit châssis.FIG. 4 represents a complete antenna: there are thesame references 22 for the chassis, 49 and 50 for the waveguide blocks. Thereference 15 includes the stacking of the sheets previously referenced 150 to 159. The antenna is housed in a protective case, therear wall 22 of which constitutes the above-mentioned chassis.

En avant des constituants précédemment décrits est placé un dépolariseur 25 à fils, d'un modèle connu et un couvercle 24 pour fermer le boitier, couvercle bien évidemment transparent au rayonnement électromagnétique, par exemple en polyuréthane.In front of the previously described components is placed adepolarizer 25 with wires, of a known model and acover 24 for closing the box, cover obviously transparent to electromagnetic radiation, for example made of polyurethane.

Le boitier est réalisé par moulage. Il peut être métallique, mais il est plus avantageux de réaliser dans la même matière que le couvercle 24, ce qui permet de réaliser économiquement un assemblage étanche avec ce dernier par collage.The case is made by molding. It can be metallic, but it is more advantageous to realize in the same material as thecover 24, which economically achieves a tight assembly with the latter by gluing.

Il est manifeste que l'application de l'invention à la réception des signaux de télévision à 12 gigahertz retransmis par satellites n'est pas limitative. D'une part, l'invention est applicable à toute sortes de réseaux de transmission hyperfréquences purement terrestres, et d'autre part, le choix d'un exemple d'application à la fréquence de 12 gigahertz n'est pas exclusif de toute autre fréquence de fonctionnement, dans la gamme des hyperfréquences, liée à telle autre application envisagée. Les dimensions des guides d'onde et leur intervalles devraient alors bien entendu être modifiés.It is obvious that the application of the invention to the reception of 12 gigahertz television signals retransmitted by satellites is not limiting. On the one hand, the invention is applicable to all kinds of purely terrestrial microwave transmission networks, and on the other hand, the choice of an example of application at the frequency of 12 gigahertz is not exclusive of any other operating frequency, in the microwave range, linked to another envisaged application. The dimensions of the waveguides and their intervals should then of course be modified.

Claims (7)

1. Microwave plane antenna formed by a number of radiating elements, provided for operating simultaneously with two different wave polarizations, having for this purpose two arrays of planar lines each disposed on one sheet of dielectric (195,196) sandwiched between devices that are at least locally metallic or metallized in which cut-outs (6) are bored in order to form elementary waveguides (2) of which those disposed opposite to the radiating face of the antenna are closed at one of their ends and between which waveguides ends of the lines (3) are disposed, characterized in that the device (13,150) located between the two arrays of lines is so thin that parasitic wavelength coupling may occur between the two arrays and in that the cut-outs (6) with which it is bored are cross-shaped.
2. Antenna as claimed in Claim 1, characterized in that the device situated between the two arrays is a thin plate (150), that is to say, too thin to ensure sufficient rigidity by itself and bored with cross-shaped holes and provided with studs (19,20) for keeping the sheets of dielectric at a distance.
3. Antenna as claimed in Claim 2, characterized in that the plate (150) is a plane sheet on the two surfaces of which the studs (19,20) are disposed by silk-screen printing and are made of a dielectric material.
4. Antenna as claimed in Claim 2, characterized in that the plate (150) is made from two plane sheets (157,158) applied on top of each other, on the external surface of each sheet studs being disposed by silk-screen printing and made of a dielectric material.
5. Antenna as claimed in any of Claims 2 to 4, characterized in that devices situated in front of and behind the two arrays are formed each by at least a thin sheet (156,159), that is to say, too thin to ensure sufficient rigidity by itself and bored with cut-outs, on one surface of which is applied at least one unit forming a number of waveguides, and on the other surface of which are situated the separating studs, and in that the assembly of sheets is supported by a single rigid chassis (22).
6. Antenna as claimed in Claim 5, characterized in that the waveguides (2) formed in said units have a square cross-section, even though the cut-outs are cross-shaped.
7. Antenna as claimed in any of the preceding claims, characterized in that it is placed behind a depolarizer.

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