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(11) | EP 0 623 970 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Antenne de section circulaire ou elliptique multipolarisante, fixe ou tournante, pour un ou plusieurs générateurs micro-ondes |
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[0001] La présente invention a trait à des dispositifs permettant l'irradiation par les micro-ondes (ondes électromagnétiques de fréquences comprises entre 200 MHz et 140 GHz) appelés antennes ou applicateurs.
[0002] Le but de l'invention est de mieux maîtriser et d'améliorer les caractéristiques de rayonnement des micro-ondes, provenant d'un ou de plusieurs générateurs; en particulier d'améliorer le rendement ainsi que la répartition spatiale de l'énergie rayonnée vers l'extérieur, dans une ou plusieurs portions de l'espace, voire dans tout l'espace, et ceci avec des polarisations multiples qui permettent une meilleure pénétration des ondes dans les matériaux, un meilleur rendement et un meilleur découplage.
[0003] Pour faciliter la compréhension, on peut considérer l'antenne comme une enceinte conductrice fermée, constituée d'un tuyau en matériau bon conducteur (guide d'ondes) de section circulaire ou ovale fermé à chacune de ses extrémités par un court-circuit à réflexion isotrope (plaque métallique) ou anisotrope, dans laquelle émettent un ou plusieurs générateurs, et dont la partie centrale est munie d'une ou de plusieurs fentes, non parallèles aux génératrices (ni a fortiori à l'axe du cylindre) émettant des ondes à polarisations multiples. Pour compléter cette description très sommaire, faciliter l'exposé et faire ressortir les différentes caractéristiques, on divisera la description du dispositif en trois parties A, B, C.
[0004] 1°) La première partie de l'antenne, que nous appellerons A, est un guide d'ondes (cylindre creux) en matériau bon conducteur (cuivre, argent, or, aluminium, acier inox, etc...), de préférence non magnétique, rempli d'un isolant peu absorbant (air, vide, "Téflon", céramique, etc...) de constante diélectrique εA et de perméabilité µA, amenant ou plutôt guidant les ondes provenant d'un ou de plusieurs générateurs, directement ou indirectement, dans la partie centrale B de l'antenne; c'est cette partie B qui rayonne l'énergie micro-ondes, sous des polarisations multiples, vers l'extérieur.
[0005] Selon une caractéristique de l'invention, la partie A est un guide d'ondes de section circulaire, ovale ou elliptique dans lequel un ou plusieurs générateurs émettent des ondes qui se propagent suivant le mode TE₁₁ et dont l'extrémité non reliée à B est fermée par un court-circuit à réflexion isotrope (en métal bon conducteur par exemple) ou anisotrope qui, lors de la réflexion, fait tourner le plan de polarisation des ondes (divers exemples seront donnés).
[0006] Selon une caractéristique de l'invention, pour que ne se propage que le mode TE₁₁, la valeur du rayon R ou des demi-axes a et b de l'ellipse doivent satisfaire la relation classique: 2,61
< λ < 3,41
où ε et µ sont la permittivité (constante diélectrique) et la perméabilité du milieu et A la longueur d'onde du générateur en espace libre, ce qui conditionne soit les limites des dimensions radiales partant de la (ou des) longueur(s) d'ondes du (ou des) générateur(s) ou inversement les longueurs d'ondes partant des dimensions radiales, ceci sera illustré par des exemples. Dans le cas d'un guide elliptique, R est remplacé par les demi-axes de l'ellipse a et b, auxquels correspondent deux polarisations et deux longueurs d'ondes guidées λga et λgb, différentes pour des émetteurs de même fréquence ; réciproquement, si deux générateurs émettent dans un guide circulaire en mode TE₁₁ avec des fréquences différentes, leurs longueurs d'ondes guidées sont différentes.
[0007] Selon une des caractéristiques de l'invention, les générateurs peuvent avoir des fréquences différentes, que le guide soit circulaire ou elliptique mais les conditions de propagation du mode TE₁₁ doivent être satisfaites.
[0008] Selon une autre caractéristique de l'invention, si le guide est circulaire et si plusieurs générateurs émettent simultanément dans la partie A, ils sont disposés de façon à émettre, en mode TE₁₁, des ondes polarisées orthogonalement les unes par rapport aux autres car les ondes TE₁₁ polarisées orthogonalement sont totalement découplées et ne peuvent donc ni interagir ni interférer.
[0009] Selon une caractéristique de l'invention, si le guide est elliptique, les générateurs émettent, en mode TE₁₁, avec des polarisations dirigées suivant les axes a et b de l'ellipse, donc orthogonales, ce qui assure un découplage total et ceci avec des longueurs d'ondes λga et λgb généralement différentes car elles ne peuvent être égales que dans un cas très particulier de fréquences des générateurs.
[0010] Selon une caractéristique de l'invention, le (ou les) générateur(s) est (ou sont) placé(s) de façon à obtenir le rendement optimum, ce qui implique une distance de chaque émetteur (antenne) au court-circuit voisine du quart de la longueur d'onde guidée du mode TE₁₁ correspondant ou à (2n + 1) λg /4 (n = nombre entier) et, éventuellement, un système d'adaptation à l'aide de stubs ou de vis par exemple.
[0011] Selon une autre caractéristique de l'invention, plusieurs générateurs qui n'émettent pas simultanément (par exemple des magnétrons alimentés par chacune des phases du réseau) peuvent émettre selon la même polarisation sans interagir ni interférer si leurs antennes sont séparées par une distance convenable.
[0012] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité ouverte de la partie A est généralement reliée, pour faciliter le démontage et les réglages, par des brides à la partie B, mais dans le cas où l'on désire faire tourner la partie B pour que les ondes balaient une grande portion ou la totalité de l'espace, on intercale entre les brides de A et B, un joint tournant, qui ne perturbe pas la propagation du mode TE₁₁ mais qui permet de faire tourner la partie B sans déplacer la partie A, les générateurs restant fixes.
[0013] Selon une autre caractéristique de l'invention, lorsque l'isolant de la partie A est différent de celui de la partie B, caractérisé par εB et µB, un dispositif d'adaptation est nécessaire pour éviter les reflets et donc augmenter le rendement; ce sera, par exemple, une partie conique ou un changement de section de guide par steps ou marches du type Tchébycheff, soit encore une lame quart d'onde [(2 n + 1) λg/4] telle que les constantes de cette lame εAB et µAB vérifient la relation classique
[0014] 2°) L'antenne comprend également une partie centrale que nous appellerons B, essentiellement constituée d'un cylindre creux (guide d'ondes) en matériau bon conducteur, de préférence non magnétique (cuivre, laiton, argent, or, aluminium, etc...) de section droite circulaire, ovale ou elliptique; rempli d'un isolant peu absorbant (air, vide, "Téflon", céramique, etc...) de permittivité εB et de perméabilité µB ; propageant le mode TE₁₁ ; cylindre muni d'une ou de plusieurs ouvertures en forme de fentes diffuseurs d'ondes de largeurs généralement constantes caractérisées:
a) par le fait que la (ou les) fente(s) n'est pas (ou ne sont pas) généralement parallèle(s) aux génératrices du cylindre ni, a fortiori, à l'axe,
b) par le fait qu'elles peuvent être concourantes ou parallèles entre elles,
c) par le fait qu'elle(s) s'étend(ent) sur presque toute la longueur de la partie centrale B de l'antenne,
d) par le fait qu'elles sont non résonnantes et généralement munies à leurs extrémités de dispositifs servant à éviter les reflets, ce qui améliore le rendement; par exemple: une partie en pointe à chaque extrémité qui donne une variation progressive d'impédance ou bien une ou plusieurs parties plus étroites de longueurs voisines de λg/4 et calculables à l'aide du polynome de Tchébycheff,
e) par le fait que sa (ou leurs) largeur(s) et son (ou leurs) inclinaison(s) sont telles que l'énergie rayonnée vers l'extérieur suit une loi choisie et bien définie: par exemple uniforme en fonction de la distance à la partie A,
f) par le fait que, s'il y a plusieurs fentes, leurs extrémités, tant au début qu'à la fin, ne sont généralement pas dans le même plan de section droite mais décalées les unes par rapport aux autres pour limiter au maximum les réflexions et améliorer le rendement.
[0015] Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut obtenir non seulement toutes sortes de répartition de l'énergie rayonnée mais aussi toutes sortes de polarisations des ondes rayonnées par l'utilisation de fentes plus ou moins larges ou plus ou moins inclinées, sur une même antenne, par rapport aux génératrices du cyclindre, voire sinueuses en fonction de la distance à la partie A car dans le cas de guides circulaires ou elliptiques -pour des valeurs de εB, µB et des générateurs donnés- les polarisations des ondes émises, dans un plan de section droite donné sont des fonctions de la largeur de la fente et de l'angle au centre entre le vecteur électrique central E du mode TE₁₁ et le rayon passant par l'axe de la fente tandis que l'intensité est une fonction de la largeur et du nombre de lignes de courant coupées par la fente.
[0016] Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie centrale B est généralement reliée aux partics A et C à l'aide de brides, entre lesquelles on peut placer des joints tournants pour donner à B un mouvement de rotation alterné ou continu pour rayonner des ondes omnipolarisées dans un angle spatial donné ou dans tout l'espace, A et C restant fixes.
[0017] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'antenne pourra être rendue étanche par recouvrement des fentes par un matériau isolant peu absorbant (par exemple "Téflon", céramique, etc...) qui pourra par une forme convenable améliorer les caractéristiques et les mieux adapter aux besoins.
[0018] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'antenne pourra être rendue étanche en plaçant B dans un tube en matériau isolant peu absorbant, pour permettre à la partie B de tourner, le choix du matériau est fonction de l'agressivité du milieu à irradier.
[0019] Selon une caractéristique de l'invention, lorsque l'isolant de la partie B est différent de celui de la partie C, un dispositif d'adaptation est nécessaire pour éviter les reflets et augmenter le rendement. Le problème et la solution sont identiques à ceux existant entre A et B et décrits en 1°).
[0020] 3°) La troisième partie C de l'antenne est constituée d'un guide d'ondes, en matériau. bon conducteur de préférence non magnétique, de section circulaire ou elliptique contenant un isolant peu absorbant de permittivité εC et de perméabilité µC dans lequel se propagent des ondes suivant le mode TE₁₁ ; l'une de ses extrémités est reliée, généralement par des brides directement, ou indirectement par l'intermédiaire d'un joint tournant à la partie B, l'autre extrémité est terminée par un court-circuit soit isotrope (la classique plaque métallique) soit anisotrope qui, lors de la réflexion, change le plan de polarisation des ondes.
[0021] Selon une caractéristique de l'invention, la partie C comporte généralement un ou plusieurs générateurs, réels ou fictifs (virtuels) -ceci sera explicité par la suite- en fonction des conditions d'utilisation, de la puissance désirée, de la place disponible, etc...
[0022] Selon une caractéristique de l'invention, s'il y a dans la partie C plusieurs générateurs émettant simultanément dans un guide circulaire, en mode TE₁₁, ils sont disposés de façon à émettre des ondes polarisées orthogonalement les unes par rapports aux autres et ne peuvent interagir.
[0023] Selon une caractéristique de l'invention, si les générateurs émettent dans un guide elliptique, les ondes sont polarisées suivant les axes de l'ellipse donc orthogonalement, ce qui assure un découplage total.
[0024] Selon une caractéristique de l'invention pour obtenir un rendement maximum, les générateurs (antennes) sont à une distance du court-circuit égale à (2 n + 1) λg/4 et sont éventuellement adaptés (comme dans la partie A), par exemple à l'aide de stubs.
[0025] Selon une caractéristique de l'invention, les générateurs peuvent avoir des fréquences différentes mais compatibles avec la propagation du mode TE₁₁.
[0026] Selon une autre caractéristique de l'invention, si εC et µC sont différents de εB et µB, une adaptation est faite selon les mêmes lois et avec les mêmes méthodes qu'entre A et B.
[0027] S'il n'y a pas de générateur réel dans la partie C, on peut considérer qu'il y a un ou plusieurs générateurs fictifs ou virtuels: dans le cas d'un court-circuit isotrope, les ondes qui arrivent de B, provenant de A, se réfléchissent sur la plaque métallique obturant C qui constitue, comme en optique, un "miroir simple" à réflexion isotrope et l'onde réfléchie, de même polarisation et de même fréquence, semble provenir d'un générateur fictif (virtuel) situé au-delà du miroir; car les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques identiques aux ondes du domaine optique et n'en diffèrent que par la longueur d'onde. n est bien connu en optique (G. BRUHAT, Optique, MASSON et CIE Editeurs) qu'il existe des miroirs qui non seulement réfléchissent la lumière mais font tourner son plan de polarisation lors de la réflexion. Il s'agit d'une réflexion anisotrope due à une biréfringence circulaire ou rectiligne (ce sera par exemple un miroir de nickel soumis à un champ magnétique ou une couche d'argent ou d'aluminium déposée sur un verre biréfringent, etc...); ces phénomènes très courants sont observés quotidiennement par les porteurs de lunettes "Polaroïd".
[0028] En micro-ondes, il existe également des miroirs qui changent la polarisation des ondes lors de la réflexion, ce sont des courts-circuits un peu plus complexes que la simple plaque métallique, nous les appellerons courts-circuits anisotropes ou actifs (sous-entendu sur le plan de polarisation des ondes ; en optique on parle de "milieux actifs" et de "miroirs actifs") pour les différencier et nous en décrirons quelques exemples.
[0029] Selon une caractéristique de l'invention, s'il n'y a pas de générateur (réel) dans la partie C, on utilisera généralement un court-circuit anisotrope ou actif qui fait tourner le plan de polarisation des ondes lors de la réflexion.
[0030] Selon une des caractéristiques de l'invention, on choisira un court-circuit anisotrope ou actif qui fera généralement tourner le plan de polarisation des ondes de 90° pour que l'onde réfléchie soit orthogonale à l'onde incidente et ne puisse perturber, en revenant éventuellement en A (lorsqu'elle n'est pas complètement rayonnée), le générateur qui l'a émise.
[0031] Selon une des caractéristiques de l'invention, le court-circuit anisotrope ou actif, qui fait tourner l'angle de polarisation de 90° lors de la réflexion, peut être constitué, par exemple, soit d'un ferrite ou un plasma froid magnétisé accolé à une lame métallique, soit d'un élément biréfringent quart d'onde dont les lignes neutres sont à 45° de la direction de polarisation de l'onde incidente venant de B (sens A vers C) accolé à une lame métallique, etc...
[0032] L'invention s'applique bien entendu à toutes les sources et à toutes les fréquences de rayonnement micro-ondes ainsi qu'à toutes les dimensions d'antennes.
[0033] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront à la lecture des descriptions données ci-dessous à titre indicatif mais non limitatif des modes de réalisation du dispositif de l'invention ainsi que des dessins annexés sur lesquels :
- Figure 1 est représentée une vue schématique perspective d'une antenne selon l'invention ;
- Figure 2 sont représentées les sections droites aux deux extrémités de la fente de l'antenne de la figure 1 ;
- Figure 3 est représentée une antenne elliptique alimentée par un seul générateur réel et terminée partie C par un court-circuit actif ou anisotrope ;
- Figure 4 est représenté en perspective l'élément biréfringent quart d'onde du court-circuit anisotrope de l'antenne de la figure 3 ;
- Figure 5 est représentée une vue perspective d'une antenne de section circulaire étanche et tournante ;
- Figure 6 est représentée une vue perspective d'une antenne à fentes croisées ;
- Figure 7 est représentée une vue perspective d'une antenne tournante étanche, de section réduite alimentée par une seule extrémité ;
- Figure 8 est représentée la coupe suivant l'axe de l'antenne de la figure 7 pour en montrer l'adaptation lors de la réduction de la section.
[0034] On a représenté sur la figure 1 une antenne micro-ondes 1 de section droite elliptique constituée d'un guide d'onde en métal bon conducteur non magnétique dont les extrémités sont obturées par des plaques de métal soudées au guide (courts-circuits isotropes ne changeant pas le plan de polarisation des ondes).
[0035] Les parties A, B et C contiennent de l'air comme isolant et elles sont reliées par des brides 2, 2', 3 et 3'. Bien que les brides ne soient pas indispensables, elles ont été représentées sur la figure 1 car elles permettent un démontage facile ce qui est très utile sur un prototype en rendant les parties interchangeables, par exemple pour rechercher la fente ou les fentes donnant le résultat le meilleur.
[0036] L'antenne de la figure 1 est alimentée par deux générateurs dont les parties émettrices (généralement appelées antennes mais que nous appellerons émetteurs pour éviter toute confusion) sont placées dans les orifices 4 et 5, suivant les directions des axes de l'ellipse et à des distances des extrémités e et d respectivement égales à (2 n + 1) λga/4 et (2 n + 1) λgb/4. Les vis d'adaptation (stubs), parfois nécessaires suivant le type de générateurs, n'ont pas été représentées sur la figure 1.
[0037] Ces deux générateurs émettent, en mode TE₁₁, des ondes polarisées orthogonalement, donc sont totalement découplés et ne peuvent ni réagir ni interférer l'un sur l'autre; si dans chaque plan de polarisation il y avait des réflexions, les longueurs d'ondes étant différentes les noeuds et les ventres ne coïncideraient pas ce qui rend la diffusion plus homogène.
[0038] Les lignes de champs électriques sont représentées dans les sections droites des brides 2-2' et 3-3' de la figure 1.
[0039] La partie B ne comporte qu'une seule fente diffuseur d'onde 6 de largeur constante dont les extrémités sont adaptées par des parties plus étroites 7 et 8 de longueurs sensiblement égales au quart des longueurs d'ondes (λgb/4 pour 7 et λga/4 pour 8).
[0040] On a représenté sur la figure 2 les sections droites au niveau des extrémités 7 et 8 de la fente pour préciser les angles au centre αa et αb entre les plans de polarisation (confondus avec les axes a et b) et les rayons passant par l'axe de la fente. La fente diffuseur d'ondes est donc comprise dans un dièdre dont l'arête est confondue avec l'axe de l'antenne et dont l'angle β = 90° -(αa + αb). Les lignes pointillées de la figure 2 correspondent aux traces du dièdre dans les plans de sections droites et font apparaître l'angle β.
[0041] Cet angle β définit l'inclinaison ou le "biais" par rapport aux génératrices (et à l'axe) et est en partie responsable des polarisations multiples des ondes émises, d'autant que les émetteurs sont en positions orthogonales l'un à l'autre. Les angles β, αa et αb sont fonction pour des générateurs identiques, des dimensions (longueur et largeur) de la (ou des) fente(s), de l'ellipticité du guide, de εB et µB et du milieu extérieur, αa et αb sont généralement compris entre 0° et 25° et β est compris entre 90° et 40°.
[0042] Pour une antenne elliptique alimentée par deux magnétrons à 2450 MHz, avec des valeurs 2a = 93 mm, 2b = 76 mm, d = 93 mm, e = 49 mm et une fente de 950 mm de longueur et de 9,8 mm de largeur, les angles αa et αb étaient respectivement de 10° et de 12° et β = 68°. Ces valeurs ne sont pas critiques et peuvent varier de quelques degrés.
[0043] La figure 3 représente une antenne alimentée par un seul générateur (réel) dont la partie A est analogue à celle de la partie A de la figure 1 et dont la partie B ne diffère que par la largeur de la fente (les valeurs de αa, αb, β, et de la longueur restant les mêmes), par contre la partie C ne contient pas de générateur réel mais un générateur virtuel ou fictif polarisé suivant l'axe a de l'ellipse en fait un court-circuit anisotrope ou actif.
[0044] Dans le cas de la figure 3, on a utilisé dans la partie C un court-circuit actif, donnant une réflexion avec changement de polarisation de 90° ce qui minimise les phénomènes d'interférences, donne une répartition plus uniforme et une multipolarisation plus importante.
[0045] Dans cet exemple, le court-circuit anisotrope (ou actif) utilisé est composé d'un élément biréfringent quart d'onde 10, dont les lignes neutres sont dirigées suivant les bissectrices des axes de l'ellipse, accolé à une plaque métallique. Du point de vue pratique, cet élément biréfringent quart d'onde peut être réalisé de multiples façons, dans cet exemple il est constitué d'une lame de "Téflon" 10 de 11 mm d'épaisseur placée à 45° des axes de l'ellipse et accolée à la plaque métallique obturant la partie C. Cette plaque de "Téflon" 10 représentée en pointillés sur la figure 3 est reprise en détail sur la figure 4.
[0046] Sur la figure 4, on remarquera que la lame de "Téflon" 10 de 11 mm d'épaisseur est taillée en double biseaux pour éviter les réflexions parasites. La vibration qui revient en B après passage à l'aller et au retour dans le biréfringent quart d'onde a tourné de 90° et tout se passe comme s'il y avait un générateur fictif donnant, suivant la direction de l'axe α, des vibrations polarisées orthogonalement à celles du générateur de la partie A. L'onde qui revient à une longueur d'onde λga différente de λgb et ne peut en aucun cas (si elle revient jusqu'en A) pertuber le générateur placé en A, nous retrouvons les avantages de l'antenne de la figure 1. Dans cet exemple, la puissance totale disponible (un seul magnétron) étant plus faible, nous avons utilisé une fente diffuseur d'ondes de 6,5 mm de largeur, de même longueur et de même αa, αb et β que dans l'exemple précédent.
[0047] La figure 5 illustre une variante de réalisation et représente une antenne de section circulaire étanche et tournante, alimentée par quatre générateurs et ayant quatre fentes diffuseurs d'ondes dans la partie B. Les parties A et C contiennent chacune deux générateurs en positions orthogonales 5, 5' et 4, 4' dont les distances des émetteurs aux courts-circuits, (2 n + 1) λg/4, sont deux à deux différentes pour des raisons d'encombrement. Entre les brides 2, 2' et 3, 3' ont été insérés deux joints tournants 9 qui ne pertubent pas la propagation du mode TE₁₁ et qui permettent de faire tourner B en laissant les parties A et C fixes. D'autre part, le guide circulaire de B est placé dans un tube de "Téflon" de 2 mm d'épaisseur qui rend ainsi l'antenne étanche et évite l'entrée de solides pulvérulents, de vapeurs ou de liquides dans l'antenne. L'antenne de cet exemple pour quatre magnétrons identiques de fréquence 2450 MHz avait un diamètre de 85 mm avec d = e = 57 mm et d' = e' = 171 mm. Les fentes de la partie B avaient une longueur de 950 mm, une largeur de 9 mm et leurs extrémités étaient adaptées par des parties pointues 7 et 8 (ne commençant pas dans le même plan de section droite pour réduire les reflets).
[0048] Chacune des fentes diffuseurs d'ondes était contenue dans un dioptre d'angle β = 80° (les angles αa et αb n'ont plus de sens puisque B tourne), ce qui définit leur inclinaison ou biais par rapport aux génératrices du cylindre. Lors de la rotation de la partie B, tout l'espace le long de B est irradié sous des polarisations multiples: l'antenne est dans ce cas omnipolarisante.
[0049] On peut aussi utiliser l'antenne en position fixe, en changeant l'angle de B par rapport à A et C on modifie la répartition des ondes diffusées (dans la position de la figure, la répartition est uniforme, αa = αb = 5°).
[0050] La figure 6 montre une répartition des fentes différentes et ne diffère de la figure 5 que par la partie B qui contient 8 fentes concourantes de 950 mm de longueur et de largeur 5 mm avec des angles β de 80°. Ces fentes sont concourantes deux à deux et sont adaptées différemment 7, 7' et 8, 8' ce qui diminue les reflets.
[0051] La figure 7 illustre une autre variante de réalisation: c'est une antenne de section circulaire, tournante, étanche et de section réduite dans les parties B et C qui contiennent le même diélectrique (εB = εC). La partie A reliée àB par des brides 2, 2' fixées sur un joint tournant 9 contient de l'air et quatre générateurs y émettent en 5, 5 et 5', 5' de sorte qu'ils sont deux à deux en positions orthogonales, les magnétrons qui se trouvent dans un même plan étant alimentés par deux phases différentes du secteur pour éviter au maximum les interactions. Dans l'exemple, le diamètre de la partie B est de 85 mm, les générateurs émettent à la fréquence de 2450 MHz, les distances d et d' sont respectivement de 57 mm et 171 mm. Le diélectrique utilisé dans les parties B et C est du "Téflon", le diamètre de B et de C est de 60 mm. La partie B contient quatre fentes diffuseurs d'ondes 6 de 4 mm de largeur et de 900 mm de longueur adaptées aux extrémités par des parties pointues 7 et 8. Chaque fente occupe un dièdre d'angle β = 85° dans cet exemple.
[0052] La partie C contient un élément biréfringent en céramique de même forme que celui de la figure 4 ayant pour but de changer les polarisations lors des réflexions des différentes ondes et donc d'éviter les interactions et d'améliorer la pluripolarisation du rayonnement. Cette partie C pourrait être reliée à B par un joint tournant et resterait alors fixe lors de la rotation de B mais, dans notre exemple, figure 7, pour des raisons de simplicité, l'antenne devant être plongée dans un fluide, les brides de B et C, 3 et 3', étaient reliées directement et donc C tournait avec B.
[0053] Enfin, l'étanchéïté était réalisée (doublement puisque B et C sont remplies de "Téflon") par le fait que B et C étaient placées dans un tube de "Téflon" non représenté, fermé à une extrémité et dont l'autre extrémité est fixée à la partie fixe du joint tournant 9, partie reliée à A. De ce fait, l'antenne peut être plongée dans un fluide, les parties B et C tournant à l'intérieur (le mécanisme n'a pas été représenté).
[0054] La figure 8 montre la coupe suivant l'axe du cylindre de l'adaptation réalisée, dans l'exemple de la figure 7, entre A et B. Cette adaptation utilise les propriétés des lames quart d'onde mais elle pourrait être réalisée de bien d'autres manières. La lame de diélectrique non absorbant d'épaisseur égale à (2 n + 1) λg/4 a une permittivité
(les isolants de A et de B n'étant pas magnétiques); dans l'exemple εAB = 1,41, l'épaisseur de la lame quart d'onde = 57,5 mm et les rayons des guides sont: RA = 42,5 mm ; RAB = 35,75 mm et RB = 30 mm.
1) Antenne micro-ondes du type constitué d'une enceinte cylindrique (1) en métal bon
conducteur de préférence non magnétique, caractérisée en ce qu'elle est fermée à chacune
de ses extrémités par un court-circuit à réflexion anisotrope ou isotrope, de section
droite circulaire ovale ou elliptique, munie sur presque toute la longueur de sa partie
centrale (B) - fixe ou tournante - d'un ou de plusieurs passages diffuseurs d'ondes
en forme de fentes allongées (6) non résonnantes généralement adaptées (7, 8) et inclinées
par rapport aux génératrices du cylindre, vide ou contenant un ou plusieurs diélectriques
peu absorbants adaptés, alimentée directement en mode TE₁₁ par un ou plusieurs générateurs
à polarisations orthogonales ou parallèles, émettrice d'ondes à polarisations multiples.
2) Antenne suivant la revendication 1 caractérisée par l'utilisation de courts-circuits
à réflexion anisotrope qui font tourner le plan de polarisation des ondes lors de
la réflexion et peuvent par exemple être constitués soit d'un ferrite ou d'un plasma
froid magnétisé, soit d'un élément biréfringent quart d'onde ayant ses lignes neutres
à 45° de la direction de la polarisation incidente accolés à une lame métallique.
3) Antenne suivant les revendications 1 et 2 caractérisée par le fait que le court-circuit
à réflexion anisotrope est réalisé, de préférence, de façon à faire tourner la polarisation
de 90° lors de la réflexion.
4) Antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la(ou les) fente(s) diffuseur(s)
d'ondes est(ou sont) allongée(s) (6) de préférence de mêmes largeurs parallèles ou
croisées mais généralement inclinées, identiquement ou non, par rapport aux génératrices
du cylindre et comprises chacune dans un dièdre déterminé par deux plans passant par
l'axe (arête du dièdre) et contenant les deux rayons passant par les extrémités de
la fente, pour chaque fente l'angle β du dièdre est compris entre 40° et 90° environ,
cet angle β caractérise l'inclinaison moyenne de la fente par rapport aux génératrices,
inclinaison ainsi que largeur de la fente qui peuvent varier localement selon la répartition,
la multipolarisation désirées et la nature du produit à traiter.
5) Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, remplie d'air, destinée à deux générateurs
micro-ondes de 2450 MHz de section elliptique, d'axes 93/2 mm et 76/2 mm dont les
émetteurs (antennes) sont à des distances d = 93 mm et e = 49 mm des courts-circuits
caractérisée en ce que la fente diffuseur d'ondes de longueur 950 mm a une largeur
constante comprise entre 7,5 et 10 mm suivant la puissance et le milieu à irradier
et est adaptée à ses deux extrémités (7,8) par des parties plus étroites, fente dont
les angles αa et αb sont compris entre 8° et 14° et dont l'angle β est compris entre 62° et 74°.
6) Antenne suivant la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est alimentée
directement en général par un ou plusieurs générateurs, qui peuvent avoir des fréquences
différentes mais compatibles avec la propagation du mode TE₁₁ seul, dont la(ou les)
partie(s) émettrice(s) (antennes) est(ou sont) située(s) à des distances (e,d) du court-circuit le plus proche, voisine(s) d'un nombre impair de fois le quart
de la longueur d'onde guidée correspondante.
7) Antenne suivant les revendications 1 et 6 caractérisée par le fait que si elle est
alimentée dans la même extrémité par plusieurs générateurs, s'ils émettent simultanément
ils donnent des modes TE₁₁ à polarisations orthogonales, s'ils n'émettent pas simultanément,
ils donnent des modes TE₁₁ à polarisations orthogonales ou parallèles.
8) Antenne suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que la partie (B) munie
d'une ou de plusieurs fentes peut tourner grâce à l'utilisation de joints tournants
(9) ne perturbant pas le mode TE₁₁.
9) Antenne selon la revendication 1 caractérisée par le fait que, quel que soit le(ou
les) diélectrique(s) placé(s) à l'intérieur pour que le mode TE₁₁ seul se propage
la section est réduite en fonction des caractéristiques des diélectriques et les dioptres
sont adaptés pour éviter les réflexions multiples.
10) Antenne selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle peut être rendue
étanche grâce à la présence d'un ou plusieurs diélectriques solides peu absorbants
à l'intérieur, "Téflon" par exemple, par recouvrement des fentes par un matériau peu
absorbant ou en plaçant la partie B (où sont situées les fentes) dans un tube fermé
en matériau isolant peu absorbant, notamment du "Téflon".