COUPLEUR POUR SYSTEME RADIO FREQUENCES MULTIBANDES

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL

[0001] L'invention concerne le domaine des communications radio fréquences (RF) multibandes et trouve application dans les systèmes de télécommunications par satellites associant par exemple les bandes Ku et Ka.

[0002] L'invention concerne notamment un coupleur pouvant être intégré dans le système d'alimentation d'une antenne multibandes.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[0003] La multiplication des services de télécommunications par satellite dans différentes bandes de fréquences, allant de la bande C à la bande Ka, introduit le besoin d'antennes multibandes pour permettre de réutiliser au mieux les réflecteurs (en nombre limité du fait de leur encombrement) aménagés sur un satellite.

[0004] Cette association d'applications est envisageable sur une seule et même source tant que les bandes de fréquences considérées sont disjointes.

[0005] Pour les services de diffusion de contenu multimédia par satellite, un besoin est identifié associant les bandes de fréquences d'émission (Tx) et réception (Rx) de signaux de télécommunications en bandes Ku et Ka :

• Ka / Rx. : de 27,5 GHz à 30 GHz ;
• Ka / Tx : de 17,7 GHz à 20,2 GHz ;
• Ku / Rx : de 13,75 GHz à 14,5 GHz ;
• Ku / Tx : de 10,95 à 12,75 GHz.

[0006] D'autres associations de bandes de fréquences peuvent également être envisagées (C / Ku, C / Ka...).

[0007] Les sources répondant à ces applications nécessitent un circuit d'alimentation permettant d'isoler chaque bande de fréquences.

[0008] Ce circuit comprend généralement des composants de type coupleur 0 dB et/ou jonctions ortho-mode permettant chacun l'extraction d'une des bandes de fréquences.

[0009] En fonction des rapports et largeurs de bandes entre les bandes de fréquences à transmettre et à extraire, la conception des composants du système d'alimentation peut s'avérer complexe.

[0010] Le document US-A-2,866,595 divulgue un coupleur selon le préambule de la revendication 1.

PRESENTATION DE L'INVENTION

[0011] Selon un premier aspect, l'invention concerne un coupleur pour système radio fréquences multibandes assurant un couplage total (on parle alors de coupleur OdB) de la puissance radio fréquence de la bande de fréquence la plus haute d'un système multibandes tout en offrant une isolation suffisante avec les bandes de fréquences plus basse.

[0012] Ainsi, l'invention concerne un coupleur pour système radio fréquences multibandes selon la revendication 1. Le guide d'ondes central et les guides d'ondes périphériques sont dimensionnés de manière à avoir la même constante de propagation à la fréquence de fonctionnement des guides périphériques, c'est-à-dire la bande de fréquences haute.

[0013] Ce dimensionnement permet d'éviter l'utilisation d'un matériau diélectrique dans les guides périphériques tel que cela est utilisé dans les coupleurs de type connu. Ceci simplifie la réalisation mécanique du coupleur de l'invention.

[0014] De plus, l'absence de matériau diélectrique permet également de réduire les pertes d'insertion dans les guides périphériques.

[0015] Il est en effet connu d'utiliser un matériau diélectrique dans les guides périphériques pour accentuer la sélectivité en fréquence du couplage.

[0016] Dans le cas du coupleur de l'invention, cette sélectivité est obtenue en partie par la hauteur des moyens de couplage (qui sont de préférence des fentes de couplage), entraînant une réjection naturelle des signaux dans les bandes basses.

[0017] Cette atténuation peut être ensuite accentuée par un circuit de recombinaison des guides périphériques dimensionné avec des guides eux aussi sous coupure pour les bandes basses.

[0018] En outre, la symétrie procurée à la structure du coupleur de l'invention permet de minimiser la génération de modes d'ordres supérieurs particulièrement gênants lorsque le coupleur est utilisé avec des antennes multibandes.

[0019] En effet, ces modes constituent une perte de puissance par couplage avec le mode fondamental dans la bande d'intérêt et peuvent en outre se révéler être une source d'interférences pour une autre bande de fréquences.

[0020] En ce qui concerne les moyens de couplage, il s'agit de guides d'ondes rectangulaires (ou fentes) dont la fréquence de coupure permet la réjection des bandes de fréquences basses afin de minimiser le couplage de ces bandes de fréquences vers les guides périphériques.

[0021] La zone de couplage, caractérisée par un positionnement longitudinal régulier de plusieurs fentes, doit être suffisamment longue pour assurer le couplage de la quasi totalité de l'énergie présente dans la bande de fréquences haute.

[0022] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une antenne multibandes caractérisée en qu'elle est alimentée par un circuit radio fréquences comprenant au moins un coupleur selon le premier aspect de l'invention. De préférence, l'élément rayonnant de l'antenne est de type cornet.

PRESENTATION DES FIGURES

[0023] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles :

• la figure 1 illustre un coupleur comprenant un guide central à section carrée et deux guides d'ondes périphériques ;
• la figure 2 illustre un coupleur comprenant un guide central à section carrée et quatre guides d'ondes périphériques ;
• la figure 3 illustre un coupleur comprenant un guide central à section circulaire et quatre guides d'ondes périphériques ;
• les figures 4a et 4b illustrent respectivement un guide d'onde central à section octogonale et à section circulaire à méplats ;
• la figure 5 est une vue de côté du coupleur de la figure 2 ;
• la figure 6 est une vue détaillée des moyens de couplage du coupleur de la figure 2 ;
• la figure 7 est un schéma fonctionnel en bi-polarisation linéaire ;
• la figure 8 est un schéma fonctionnel en bi-polarisation circulaire ;
• la figure 9 est un schéma fonctionnel illustrant les ports périphériques isolés en configuration Rx ;
• les figures 10a, 10b, 10c et 10d illustrent respectivement le coefficient de réflexion, le coefficient d'isolation, le coefficient de couplage et le coefficient de transmission pour un coupleur à guide d'onde central rectangulaire, circulaire, circulaire à méplats, octogonal et quatre guides d'ondes périphériques en fonction de spécifications ciblées ;
• la figure 11 illustre un coupleur conforme à l'invention connecté à une antenne de type cornet.

DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE

Structure générale du coupleur

[0024] On a représenté sur la figure 1 un coupleur comprenant un guide d'onde central 10 et deux guides d'ondes périphériques 20, 21 couplés au guide d'onde central 10 via des moyens de couplage 30, 31.

[0025] Les guides d'ondes périphériques sont parallélépipédiques et connectés selon le grand côté de leur section au guide d'onde central 10 par l'intermédiaire des moyens de couplage 30, 31.

[0026] Il est à noter que dans le cadre de la technologie guide d'onde la longueur L (sous entendue du guide) est toujours associée à la direction de propagation de l'onde tandis que la terminologie « grand côté », de longueur notée usuellement a, et « petit côté », de longueur notée usuellement b, est utilisée pour décrire la section du guide selon un plan orthogonal à la direction de propagation.

[0027] La disposition des guides d'ondes périphériques 20, 21 autour du guide d'ondes central 10 est telle que la structure du coupleur est symétrique.

[0028] L'axe de symétrie de la structure est l'axe central longitudinal AA' du guide d'onde central 10.

[0029] En outre, l'axe central longitudinal BB', CC' de chaque guide d'onde périphérique 20, 21 est parallèle à l'axe central longitudinal AA' - l'axe de symétrie de la structure - du guide d'ondes central 10.

[0030] Sur le coupleur de la figure 1, on passe d'un guide d'ondes périphérique à l'autre par une rotation de 180°.

[0031] Les moyens de couplage 30, 31 sont constitués de séries de guides d'ondes de section rectangulaire encore appelées « fentes de couplage ». Les guides d'ondes sont de préférence tous identiques.

[0032] On a représenté sur la figure 6 deux fentes de couplages 310, 314.

[0033] L'axe central longitudinal FF' de chaque fente est perpendiculaire à l'axe central longitudinal AA' du guide d'onde central 10 (voir figure 6).

[0034] Les fentes de couplage sont connectées aux grands côtés respectifs des guides d'onde central et périphérique par la section rectangulaire 312, orthogonale au sens de propagation de l'onde dans la fente selon l'axe FF'.

[0035] On a représenté sur la figure 2 un coupleur comprenant un guide d'onde central 10 et quatre guides d'ondes périphériques 20, 21, 22, 23 couplés au guide d'onde central par des moyens de couplage 30, 31, 32, 33.

[0036] Les contraintes de symétrie et de disposition des guides d'ondes périphériques sont identiques au coupleur illustré par la figure 1.

[0037] Les guides d'ondes périphériques 20-23 sont parallélépipédiques et connectés selon le grand côté de la section au guide d'ondes central 10 par l'intermédiaire des moyens de couplage 30-33.

[0038] La disposition des guides d'ondes périphériques 20-23 autour du guide d'onde central 10 est telle que la structure du coupleur est symétrique. L'axe de symétrie de la structure étant l'axe central longitudinal AA' du guide d'onde central 10.

[0039] En outre, l'axe central longitudinal BB', CC', DD', EE', de chaque guide d'onde périphérique 20-23 est parallèle à l'axe central longitudinal AA' - l'axe de symétrie de la structure - du guide d'ondes central 10.

[0040] Sur le coupleur de la figure 2, on passe d'un guide d'ondes périphérique à l'autre par une rotation de 90°.

[0041] Le coupleur de la figure 2 peut donc être vu comme la superposition à 90° de deux coupleurs de la figure 1.

[0042] Il est à noter que de préférence les guides d'ondes périphériques sont en nombre pair, deux ou quatre.

[0043] On a représenté sur la figure 5 une vue de côté du coupleur de la figure 2 à guide d'ondes central 10 carré et quatre guides d'ondes périphériques 20-23.

[0044] Sur la figure 1 et la figure 2, le guide d'ondes central est un parallélépipède à section carrée.

[0045] Le guide d'onde central peut être à section carrée (10 sur les figures 1 et 2), circulaire (100 sur la figure 3), octogonale (200 sur la figure 4a) circulaire à méplats (300 sur la figure 4b) ou encore à section rectangulaire (non représenté).

[0046] Il est à noter que d'un point de vue géométrique :

• le guide d'onde central à section octogonale 200 est paramétré par son petit diamètre D_O (voir figure 4a) ;
• la section du guide d'onde central à section circulaire à méplats 300 est conçue comme l'intersection d'un carré de côté L_CM et d'un cercle de rayon R_CM (voir figure 4b).

Dimensionnement du guide d'onde central et des guides d'ondes périphériques

[0047] Le coupleur doit être un coupleur total, dit coupleur 0dB, et doit respecter plusieurs règles de dimensionnement.

[0048] En particulier, la longueur d'onde guidée doit être la même dans le guide central et les guides périphériques afin d'assurer une combinaison cohérente en phase des signaux couplés par les différentes fentes de couplage.

[0049] La longueur d'onde guidée pour le mode de propagation fondamental, noté de manière conventionnelle TE10 dans un guide à section rectangulaire, dépend directement du grand côté 22 du guide d'onde périphérique (le côté par lequel le couplage s'opère) selon la formule suivante :

où λ₀ est la longueur d'onde en propagation libre (λ₀=c/f), λ_C est la longueur d'onde de coupure. Ce dernier paramètre dépend directement de la forme et des dimensions de la section du guide d'onde.

[0050] Dans le cas du mode TE10, on a λ_C=2a selon les notations de la figure 1.

[0051] La formule donnant la longueur d'onde guidée révèle le comportement de filtre passe-haut d'un guide d'onde :

• en dessous de la fréquence de coupure (f_C=c/λ_C), le mode de propagation est fortement atténué (on dit qu'il est évanescent) ;
• au-dessus de la fréquence de coupure, le mode de propagation n'est pas atténué, aux pertes d'insertion près (on dit alors qu'il est propagatif).

[0052] Pour avoir une combinaison cohérente en phase des signaux, on comprend donc qu'il faut dimensionner le guide central 10 et les guides périphériques avec un même grand côté 22 lorsque le guide d'ondes central 10 est à section carrée.

[0053] Dans le cas d'un guide central à section non carrée pour lesquels des formules analytiques simples donnant la longueur d'onde guidée en fonction des dimensions physiques du guide n'existent pas, la correspondance est obtenue via une optimisation des sections respectives sur un modèle numérique (par la méthode des éléments finis par exemple).

[0054] Par ailleurs, il est important de préciser que ce grand côté 22 de guide est contraint par la fréquence la plus basse du plan de fréquence car les quatre bandes de fréquence doivent pouvoir se propager dans le guide central.

[0055] Dans un cas où la fréquence dimensionnante est de 10,95 GHz, on a le grand côté 22 des guides d'ondes périphériques supérieur à 15 mm en prenant une marge d'environ 10% pour éviter les pertes liées à la proximité du plan de fréquence avec la fréquence de coupure.

Dimensionnement des moyens de couplage

[0056] La figure 6 illustre deux fentes de couplage 310, 314.

[0057] Comme on l'a déjà mentionné, pour les fentes de couplage, il s'agit de séries de guides d'onde de forme rectangulaire dont la section 312 est fixée au guide d'onde central 10 et au guide d'ondes périphérique (ce dernier n'est pas représenté sur la figure 6).

[0058] Les dimensions de cette section rectangulaire sont telles que le mode fondamental TE10 dans les bandes de fréquences basses soit évanescent.

[0059] Dans le cas considéré ici, il s'agit des bandes Ka / Tx, Ku / Tx et Ku / Rx. Ainsi, le couplage est assuré uniquement dans la bande haute Ka / Rx.

[0060] Avec, par exemple, une fréquence dimensionnante de 20,2 GHz, on a un grand côté a de la section de la fente inférieur à 6,7 mm en prenant là encore une marge d'environ 10%.

[0061] L'optimisation du coupleur 0dB présenté porte essentiellement sur l'espacement p entre deux fentes successives, le nombre total de fentes et leur longueur.

[0062] Nous donnons ci-dessous quelques règles de pré-dimensionnement pour certains de ces paramètres :

• espacement p entre deux fentes successives : λ_{g(guide central)}/4 où _λg(guide central) est la longueur d'onde guidée dans le guide d'ondes central calculée au centre de la bande à coupler (dans le cas où la fréquence est de 28,75 GHz, cela représente un espacement p d'environ 2,8 mm pour un grand côté des guides central ou périphériques de l'ordre de 15 mm) ;
• longueur des fentes : (2m+1)λ_g(fente/4 où λ_g(fente) est la longueur d'onde guidée dans les fentes de couplage également calculée au centre de la bande à coupler et m un entier positif ou nul (dans le cas où la fréquence est de 28,75 GHz, cela représente une longueur de 12,5 mm pour un grand côté a des fentes de l'ordre de 6,7 mm et m=1). Il est à noter que le fait de prendre 3λ_g(fente)/4 (m=1) permet d'assurer une meilleur réjection des bandes que l'on ne souhaite pas coupler via les fentes. Pour certaines combinaisons de fréquence, des fentes de longueur λ_g(fente/4 (m=0) pourraient offrir une réjection suffisante. Plus généralement, les fentes doivent avoir une longueur qui est un multiple impair de λ_g(fente)/4 ;
• le nombre de fentes de couplage est choisi de sorte que la zone de couplage soit comprise entre dix et vingt fois λ_{g(guide central)}. Ce nombre doit être optimisé afin d'assurer un bon couplage. Si ce nombre est en dessous de l'optimum, le couplage est insuffisant. Si ce nombre est au-dessus de l'optimum, on observe un phénomène de sur-couplage qui tend à dégrader les performances du composant, une partie du signal couplé revenant dans le guide principal.

[0063] Un avantage à la structure présentée par rapport aux coupleurs tels que connus est qu'il n'est pas nécessaire d'inclure de matériau diélectrique dans les guides périphériques, ceci simplifie la réalisation mécanique et supprime les pertes radio fréquences associées.

[0064] Un couplage selon les grands côtés respectifs des guides central 10 et périphériques est « naturel » dans le cas de guides de section rectangulaire et/ou carrée. Par contre, il n'est pas évident d'obtenir de bons niveaux de couplage dans le cas d'une section du guide central de forme circulaire, octogonale ou autres.

[0065] De plus, la structure est symétrique ce qui permet de minimiser la génération de modes d'ordre supérieur, particulièrement gênants sur des antennes multibandes car ils constituent une perte de puissance dans la bande d'intérêt mais peuvent en plus se révéler une source d'interférences pour une autre bande de fréquences.

[0066] Ainsi, tous les modes de propagation guidée ne présentant pas les mêmes symétries que la structure ne peuvent apparaître. Evidemment, cette hypothèse est valable sous réserve que la réalisation mécanique de ce composant assure la symétrie avec une bonne précision.

Fonctionnement

[0067] La structure présentée sur la figure 1 est caractérisée par un fonctionnement mono-polarisation linéaire, dont le champ électromagnétique est parallèle au plan contenant les axes AA', BB' et CC'.

[0068] La structure présentée sur la figure 2, qui peut être vue comme une superposition de deux structures mono-polarisation linéaire à 90°, offre la possibilité d'un fonctionnement en diversité de polarisation.

[0069] En effet, en fonction des recombinaisons des signaux issus des quatre guides périphériques 20-23, il est possible de séparer deux polarisations linéaires orthogonales E_V et E_H (voir figure 7) ou deux polarisations circulaires orthogonales E_PCD et E_PCG (voir figure 8).

[0070] Les ports périphériques isolés sont terminés par des charges adaptées, tel que cela est illustré sur la figure 9 (en configuration Rx).

[0071] Ces charges adaptées peuvent consister en matériau absorbant disposé à l'intérieur du guide d'onde.

[0072] Dans le cas d'une bande haute en émission, des diviseurs de puissance en « Té » plan E ou plan H sont utilisés.

[0073] On note que pour limiter la dispersion en fréquence liée à un déphasage entre les deux accès combinés, la configuration plan E est préférable, car les signaux issus de deux guides périphériques diamétralement opposés sont en opposition de phase.

[0074] Dans l'application visée la bande haute est en réception, il est donc préférable de combiner les signaux via des « Té magiques » qui présentent une bonne adaptation sur tous leurs ports. Pour ce faire, le composant sera utilisé comme un diviseur de puissance en 'Té' standard en terminant le port 'somme' ou le port 'différence' par une charge adaptée.

[0075] Là encore, pour des considérations de phase, il est préférable de charger le port somme.

Résultats

[0076] Plusieurs coupleurs ont été testés en simulation en utilisant la méthode des éléments finis dans le domaine temporel.

[0077] On présente ici des résultats obtenus avec un coupleur à 60 fentes comprenant un guide d'onde central à section carré, circulaire, octogonale, circulaire à méplats et quatre guides d'ondes périphériques (voir figures 2, 3, 4a et 4b).

[0078] Les résultats présentés sont relatifs au mode de propagation fondamental. Toutefois, les analyses ont été réalisées en considérant l'ensemble des modes propagatifs et dégénérés afin d'assurer la représentativité et la convergence des résultats.

[0079] Des résultats pour plusieurs paramètres RF sont ci-dessous présentés.

Coefficient de réflexion

[0080] La figure 10a illustre le coefficient de réflexion en dB pour chacun des coupleurs présentés.

[0081] Le coefficient de réflexion caractérise la puissance réfléchie en entrée du composant au niveau du guide d'ondes central. On parle également d'adaptation. La valeur ciblée dans les différentes bandes de fréquences considérées est de -25 dB.

[0082] Du fait des symétries de la structure, le coefficient de réflexion présenté peut être indifféremment celui de l'accès cornet ou de l'accès circuit d'excitation en bandes basses, dans le cas où le coupleur est connecté à une antenne de type cornet.

Coefficient d'isolation

[0083] La figure 10b illustre le coefficient d'isolation en dB pour chacun des coupleurs présentés.

[0084] Le coefficient d'isolation caractérise la puissance transmise vers des ports nécessaires afin de conserver les symétries de la structure mais vers lesquels on souhaite minimiser le transfert de puissance. Ces ports sont dits isolés et sont terminés par des charges adaptées. Les valeurs ciblées pour ce paramètre dans les fréquences basses (Ka / Tx, Ku / Tx et Ku / Rx) est de -45 dB et de -30dB pour la bande haute.

Coefficient de couplage

[0085] La figure 10c illustre le coefficient de couplage en dB pour chacun des coupleurs présentés.

[0086] Le coefficient de couplage caractérise le couplage entre le guide central et les guides périphériques. Du fait des symétries de la structure, chaque guide périphérique doit coupler la moitié de l'énergie de la polarisation linéaire correspondante dans la bande de fréquences haute, soit un coefficient de couplage théorique de -3,01 dB.

[0087] Dans les bandes de fréquences basses, on souhaite que ce couplage soit le plus faible possible.

[0088] Les valeurs de couplage obtenues en bandes basses peuvent être accentuées en exploitant la réjection naturelle d'un guide sous coupure. Pour cela, il suffit de réduire la section des guides périphériques au-delà du coupleur, en particulier au niveau du circuit de recombinaison tel qu'illustré sur les figures 7 et 8.

Coefficient de transmission

[0089] La figure 10d illustre le coefficient de couplage en dB pour chacun des coupleurs présentés.

[0090] Le coefficient de transmission caractérise le niveau de puissance transmis via le guide central. Dans les bandes de fréquences basses, ce paramètre doit être le plus proche possible de OdB, aux pertes d'insertion (ohmiques) près.

[0091] Dans la bande haute, le niveau de transmission doit être le plus bas possible, la valeur visée étant un niveau inférieur à -10 dB.

Synthèse des résultats

[0092] Il ressort des résultats illustrés sur les figures 10a, 10, 10c et 10d, que le coupleur avec un guide central à section rectangulaire présente les meilleures performances en termes de couplage dans la bande de fréquences haute. L'écart en performances est d'environ 0,2 dB pire cas avec les autres formes de section. Cela se traduit également par un coefficient de transmission dans le guide central de la bande de fréquences haute à -14,2 dB. Cette valeur est dégradée de 1 à 2 dB pour les autres formes de section. Ceci confirme le fait que le couplage souhaité est plus naturel lorsque le guide central est rectangulaire.

[0093] Par ailleurs, on note également que le couplage avec un guide central à section carrée présente une largeur de bande sensiblement plus large que les autres solutions envisagées.

[0094] En ce qui concerne l'adaptation, les performances sont très similaires pour les différentes formes de section dans la bande de fréquence basse. Par contre, dans le cas où la section est rectangulaire, cette dernière est moins performante que les autres formes de section dans la bande haute.

[0095] Ce résultat est néanmoins à nuancer car les dimensions de la section du guide central n'ont pas fait l'objet d'une optimisation complète, certains paramètres étant imposés afin d'arriver à des valeurs standards permettant une connectivité plus générique entre les différents composants nécessaires à la réalisation d'une source multibandes.

[0096] Pour ce qui est de l'isolation, les performances sont très similaires pour les différentes solutions.

[0097] Finalement, la réjection de la bande basse vers les guides périphériques est meilleure pour le guide central à section circulaire. Il y a jusqu'à 5 dB de différence avec les autres solutions.

[0098] Les performances de la solution octogonale sont très proches de la solution circulaire, sauf pour le coefficient de couplage en bande basse vers les guides périphériques pour lequel la performance simulée se rapproche de celle du guide à section carrée.

[0099] Enfin, pour le guide à section circulaire à méplats un comportement intermédiaire entre la solution à guide central carré et circulaire est observé, ce qui va dans le sens de ce qui était attendu dans la mesure où les méplats visaient justement à améliorer le couplage de la solution à guide central circulaire. Cette solution apparaît comme un bon compromis, mais il est important d'évaluer comment elle s'interface avec des composants à section circulaire ou rectangulaire (formes de section génériques pour des composants de type cornet, jonction ortho-mode...).

Application

[0100] Le coupleur présenté peut être connecté à une antenne de type cornet ou à d'autres composants du circuit d'alimentation tel qu'une jonction ortho-mode, un filtre etc.

[0101] Comme plusieurs formes de section pour le guide central ont démontré de bonnes performances, il est possible d'adapter le coupleur 0dB aux autres composants afin de réduire voire supprimer les transitions entre guides de section différentes.

[0102] Le coupleur 0dB présenté est pertinent lorsqu'un rapport important (supérieur à l'octave) est observé entre la fréquence la plus basse et la fréquence la plus haute du plan de fréquence. Dans l'application servant d'illustration, ce rapport est proche de trois.

[0103] L'antenne multibandes ainsi obtenue peut au besoin être placée devant un réflecteur, notamment pour des applications de télécommunications par satellite.

[0104] On a représenté sur la figure 11 un coupleur 0dB connecté à une antenne de type cornet 110 et devant un réflecteur 110 (ce dernier étant optionnel).

Revendications

1. Coupleur pour système radio fréquences multibandes comprenant :

- un guide d'ondes central (10) ;

- une pluralité de guides d'ondes périphériques (20, 21) ;

- des moyens de couplage (30,31);

les guides d'ondes périphériques sont parallélépipédiques et connectés selon un grand côté de la section du guide d'ondes périphérique au guide d'ondes central (10) par l'intermédiaire des moyens de couplage (30, 31) de manière à former une structure de coupleur symétrique, l'axe de symétrie de la structure étant l'axe central longitudinal (AA') du guide d'ondes central (10) caractérisé en ce que les moyens de couplages sont répartis sur une zone dite de couplage dont la longueur est comprise entre dix et vingt fois la longueur d'onde guidée dans le guide d'ondes central calculée au centre de la bande à coupler.

2. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe central longitudinal (BB', CC') de chaque guide d'ondes périphérique est parallèle à l'axe central longitudinal (AA') du guide d'ondes central (10).

3. Coupleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de couplage (30, 31) sont constitués de séries (30, 31) de guides d'ondes (310, 311) de section rectangulaire, l'axe central longitudinal (FF') de chacun d'eux étant perpendiculaire à l'axe central longitudinal (AA') du guide d'onde central (10).

4. Coupleur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de couplage (30, 31) sont constitués de séries (30, 31) de guides d'ondes (310, 311) de section rectangulaire connectés au grand côté de la section des guides d'onde central et périphériques.

5. Coupleur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les guides d'ondes rectangulaires formant moyens de couplage sont espacés de λ_{g(guide central)}/4, λ_{g(guide central)} étant la longueur d'onde guidée dans le guide d'onde central calculée au centre de la bande à coupler.

6. Coupleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur des guides d'ondes rectangulaires formant moyens de couplage est égale à (2m+1)λ_g(fente)/4, où λ_g(fente) est la longueur d'onde guidée dans les fentes de couplage calculée au centre de la bande à coupler et m est un entier positif ou nul.

7. Coupleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les guides d'ondes périphériques sont en nombre pair, de préférence deux ou quatre.

8. Coupleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide d'ondes central est à section choisie parmi le groupe suivant : carrée, circulaire, octogonale, circulaire à méplats ou rectangulaire.

9. Antenne multibandes, caractérisée en ce qu'elle est alimentée par un circuit radio fréquences comprenant au moins un coupleur selon l'une des revendications précédentes.

10. Antenne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que son élément rayonnant est de type cornet.

Ansprüche

1. Koppler für ein Mehrfachband-Funkfrequenzsystem, folgendes umfassend:

- einen zentralen Wellenleiter (10);

- eine Vielzahl von peripheren Wellenleitern (20, 21) ;

- Kopplungsmittel (30, 31);

wobei die peripheren Wellenleiter quaderförmig sind und über Kopplungsmittel (30, 31) an einer großen Seite des Querschnitts des peripheren Wellenleiters am zentralen Wellenleiter (10) angeschlossen sind, um eine symmetrische Kopplerstruktur zu bilden, wobei die Symmetrieachse der Struktur die zentrale Längsachse (AA') des zentralen Wellenleiters (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel auf eine Zone aufgeteilt sind, die Kopplungszone genannt wird, deren Länge etwa dem Zehn- bis Zwanzigfachen der Wellenlänge entspricht, die im zentralen Wellenleiter geleitet wird, die in der Mitte des zu koppelnden Bandes berechnet wird.

2. Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Längsachse (BB', CC') eines jeden peripheren Wellenleiters parallel zur zentralen Längsachse (AA') des zentralen Wellenleiters (10) liegt.

3. Koppler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel (30, 31) aus Reihen (30, 31) von Wellenleitern (310, 311) im rechteckigen Querschnitt gebildet werden, wobei die zentrale Längsachse (FF') eines jeden unter ihnen senkrecht zur zentralen Längsachse (AA') des zentralen Wellenleiters (10) verläuft.

4. Koppler nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel (30, 31) aus Reihen (30, 31) von Wellenleitern (310, 311) im rechteckigen Querschnitt gebildet werden, die an die große Seite des Querschnitts der zentralen und peripheren Wellenleiter angeschlossen werden.

5. Koppler nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die rechteckigen Wellenleiter, die die Kopplungsmittel bilden, um λ _{g(zentraler Leiter)}/4 voneinander getrennt sind, wobei λ _{g(zentraler Leiter)} die Wellenlänge ist, die im zentralen Wellenleiter geleitet wird, die in der Mitte des zu koppelnden Bandes berechnet wird.

6. Koppler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der rechteckigen Wellenleiter, die die Kopplungsmittel bilden, gleich (2m + 1) λ _g(Schlitz)/4 ist, wobei λ _g(Schlitz) die Wellenlänge ist, die in den Kopplungsschlitzen geleitet wird, die in der Mitte des zu koppelnden Bandes berechnet wird, und m ein positives Ganzes oder Null ist.

7. Koppler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren Wellenleiter einer geraden Zahl, und vorzugsweise zwei oder vier, entsprechen.

8. Koppler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Wellenleiter einen Querschnitt aufweist, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: quadratisch, kreisförmig, achteckig, kreisförmig mit Abflachungen oder rechteckig.

9. Mehrfachbandantenne, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch einen Funkfrequenzkreis gespeist wird, der zumindest einen Koppler nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst.

10. Antenne nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Strahlelement in der Art eines Hornes ausgeführt ist.

Claims

1. Coupler for a multiband radiofrequency system comprising:

- a central waveguide (10);

- a plurality of peripheral waveguides (20, 21);

- coupling means (30, 31);

the peripheral waveguides are parallelepipedal and connected along a long side of the section of the peripheral waveguide to the central waveguide (10) via coupling means (30, 31) so as to form a symmetric coupler structure, the axis of symmetry of the structure being the longitudinal central axis (AA') of the central waveguide (10), characterised in that the coupling means are distributed over an area referred to as a coupling area, the length of which is between ten and twenty times the guided wavelength in the central waveguide calculated at the centre of the band to be coupled.

2. Coupler according to claim 1, characterised in that the longitudinal central axis (BB', CC') of each peripheral waveguide is parallel to the longitudinal central axis (AA') of the central waveguide (10).

3. Coupler according to one of the previous claims, characterised in that the coupling means (30, 31) are formed from series (30, 31) of waveguides (310, 311) with a rectangular cross-section, the longitudinal central axis (FF') of each of the latter being perpendicular to the longitudinal central axis (AA') of the central waveguide (10).

4. Coupler according to the previous claim, characterised in that the coupling means (30, 31) are formed from series (30, 31) of waveguides (310, 311) with a rectangular cross-section, connected to the long side of the section of the peripheral and central waveguides.

5. Coupler according to the previous claim, characterised in that the rectangular waveguides forming the coupling means are spaced at intervals of λ_{g(central guide)}/4, where λ_{g(central guide)} is the guided wavelength in the central waveguide calculated at the centre of the band to be coupled.

6. Coupler according to one of the previous claims, characterised in that the length of the rectangular waveguides forming the coupling means is equal to (2m+1)λ_g(slot)/4, where λ_g(slot) is the guided wavelength in the coupling slots calculated at the centre of the band to be coupled and where m is a positive or zero integer.

7. Coupler according to one of the previous claims, characterised in that the number of peripheral waveguides is an even number, preferably two or four.

8. Coupler according to one of the previous claims, characterised in that the central waveguide has a cross-section chosen from the following group:

square, circular, octagonal, flattened circular or rectangular.

9. Multiband antenna, characterised in that it is fed by a radiofrequency circuit comprising at least one coupler according to one of the previous claims.

10. Antenna according to the previous claim, characterised in that its radiating element is a feed horn-type element.

Dessins