<Desc/Clms Page number 1>
SYSTEMES DE TRANSMISSION D'ONDES ELECTRO-MAGNETIQUES A FREQUENCES ULTRA-ELEVEES.
La présente invention concerne des systèmes de transmission d'ondes électro-magnétiques à fréquences ultra-élevées, et prévoit notamment, suivant un de ses aspects, des systèmes de transmission et de réception d'ondes électro-magnétiques transmises à travers l'espace libre ou à travers des guides diélectriques tels que des tuyaux dans lesquels on fait le vide ou qui sont remplis d'un dié- lectrique, par exemple de 'air.
Suivant un autre de ses aspects, la présente invention pré- voit des systèmes pour rayonner unidirectionnellement des ondes électro-magnétiques à fréquences ultra-élevées, soit directement à partir'de leur source soit amenées au système rayonnant par l'in- termédiaire de sections de guides diélectriques.
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention sera exposée en détail dans la description sui- vante donnée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente en section droite un guide diélectri- que montrant le champ électrique d'un type d'onde;
La figure 2 représente un exemple de système de transmission d'ondes suivant certaines caractéristiques de l'invention;
Les figures 3 à 7 représentent d'autres exemples incorporant des caractéristiques de l'invention;
Les figures 8 à llo représentent certaines dispositions applicables dans des systèmes de transmission d'ondes guidées in- corporant des caractéristiques de l'invention;
La figure 12 montre une modification des figures 2 à 7;
La figure 13 donne un détail se rapportant à la figure 12;
L a figure 14 représente un exemple de système radiateur suivant certaines caractéristiques de l'invention; et ,
La figure 15 représente en perspective le système radiateur de la figure 14, une portion étant brisée pour montrer la structu- re interne du montage.
On connait la manière dont certains types d'ondes électro- magnétiques peuvent être engendrés dans des tubes ou tuyaux et lancés pour se propager soit dans l'espace libre soit à l'intéri- eur d'un tube métallique contenant un milieu diélectrique si la fréquence dépasse une fréquence critique liée aux dimensions trans- versales du tube. Dans des systèmes pratiques de ce genre, il est nécessaire d'assurer un lancement efficace des ondes et un couplage efficace entre le guide et le dispositif d'utilisation ou de récep -tion, que ce dernier soit un récepteur ou un radiateur.
Dans le cas de la, propagation à travers un guide diélectri- que, une forme de guide qui se prête d'elle-même aux buts proposés consiste en un tube métallique pompé à vide ou rempli d'air. L'in- vention sera exposée dans le cas d'un tel guide d'ondes mais on doit comprendre toutefois que cette forme n'est qu'illustrative et que l'invention peut s'appliquer à d'autres formes de guides et à des ondes émises dans l'espace.
<Desc/Clms Page number 3>
Les ondes guidées par diélectrique peuvent être transmises sous un nombre de formes infiniment grand, chaque type étant carac- térisé par la distribution spatiale caractéristique et la relation des champs électrique et magnétique composante de l'onde, et chaque type diffère spécifiquement des autres en certaines caractéristiques de transmission qui sont importantes pour certains objets de la présente invention.
Bien qu'il existe un nombre infini de types d'ondes,on a tr -vé qu'ils tombaient dans l'une ou l'autre de deux grandes classes.
Dans une classe, en supposant pour plus de simplicité que le guide est en forme d'un tube métallique, la composante électrique est une composante à la fois transversale et longitudinale tandis que la composante magnétique n'est que transversale, tandis que dans l'au- tre classe la composante magnétique est à la fois longitudinale et transversale tandis que la composante électrique n'est que transver -sale. La première de ces classes sera désignée par la notation Enm tandis que la deuxième sera désignée par la notation Hnm où les indices n et m désignent respectivement l'ordre et le mode du type .
Sur une autre base, les types peuvent être classés 'en symétrique ou asymétrique, les'premiers étant caractérisés par leur symétrie par rapport à un axe se trouvant dans la direction de propagation et les autres par le fait qu'un récepteur d'onde doit être aligné dans une direction préférée pour la réception la plus efficace.
De telles ondes électro-magnétiques peuvent être transmises dans l'espace ou dans des guides de section droite circulaire, divi- sés ou non en seoteurs par des cloisonnements longitudinaux disposés convenablement par rapport aux lignes de force électro-motrice, ou encore dans des guides de sections droites rectangulaires ou carrées dans lesquels les ondes présentent une apparence notablement plus simple et plus facile à mettre en formules.
On connait également des moyens pour convertir une onde d'un type en une onde d'un autre type, la conversion étant commandée sui- vant certaines modifications désirées. On comprendra aisément, tou- tefois, que dans de nombreux cas par suite d'irrégularités acciden-
<Desc/Clms Page number 4>
-telles du guide d'ondes, il puisse se produire une certaine oonver- sion, ordinairement non désirée, d'un type en un autre ou bien qu' il puisse se produire des changements dans le plan de polarisation de certains types d'ondes. De telles oonversions ou de tels change- ments peuvent conduire à une diminution du rendement du récepteur, diminution qui peut être très importante pour certains types de récepteurs.
Dans un des aspects de l'invention, un objet est de prévoir des moyens pour maintenir un rendement de réception élevé en dépit de telles conversions ou variations. Un autre objet est de prévoir des moyens pour corriger certains types de distorsion, ce qui aug- mente l'efficacité de la réception. Un autre objet est encore de @ connecter un certain nombre de dispositifs récepteurs aux systèmes de terminaison de manière à améliorer le couplage entre les diverses parties d'un système d'ondes guidées et les dispositifs récepteurs, et à rendre chaque récepteur efficace pour une composante particuliè- re d'une onde reçue et indépendante de tous les autres récepteurs, ainsi qu'à combiner le débit des récepteurs séparés d'une manière utile.
Bien que l'invention se réfère plus particulièrement à la réception des ondes asymétriques, dont il existe une infinité de types, elle sera décrite dans le cas particulier de l'onde du type H11 pour plus de simplicité et parce que ce type d'onde est facile à se représenter. On doit comprendre toutefois que l'invention n' est pas limitée à ce type d'onde.
Les ondes du type H11 sont, comme représenté sur la figure 1, des ondes dans lesquelles l'intensité électrique en un point du trajet de l'onde est transversale et de grandeurs variables avec le temps mais de direction fixe. On a également trouvé que pour trans- mettre une onde H11 initialement de polarisation linéaire dans un guide d'onde creux présentant de faibles irrégularités, l'onde qui sort à l'autre extrémité du guide n'est pas toujours polarisée liné- airement. En fait elle peut fréquemment être polarisée elliptique- ment à un degré plus ou moins important.
Dans la transmission par voie radio également une onde de polarisation initiale linéaire
<Desc/Clms Page number 5>
dans un plan cbnné peut subir des réflexions ou d'autres distorsi- ons, de sorte que l'oncle arrivant au récepteur ne sera pas polari- sée linéairement ou aura subi une variation de plan de polarisation.
En parlant de polarisation d'ondes électro-magnétiques dans la suite de l'exposé, on envisagera seulement l'aspect présenté par le champ électrique, bien que les champs magnétiques puissent égale- ment varier suivant l'état de polarisation des ondes.
Il est connu que toute onde elliptiquement polarisée peut être considérée comme la résultante de deux ondes à polarisation li- néaire orthogonales ayant en général des amplitudes différentes et déphasées de 90 . On peut ainsi supposer qu'à la terminaison d'un guide d'onde arrive non point une onde unique à polarisation ellipti- que, mais deux ondes H11 à polarisation linéaire d'amplitudes inéga- les et déphasées de 90 . Si on ne prévoit qu'un récepteur disposé pour recevoir les ondes H11 à polarisation linéaire, il peut au mieux absorber seulement l'énergie transmise par l'une des deux composantes et l'énergie de la deuxième composante sera ordinairement réfléchie dans la ligne et perdue.
Dans le cas d'une transmission radio en particulier il peut très bien arriver que la direction de l'axe prin- cipal de l'ellipse suivant lequel est polarisée la, forme électrique de l'onde subisse une variation. Ainsi, avec un récepteur disposé seulement pour la réception d'ondes à polarisation planes ou linéai- res, non seulement on perdrait de l'énergie mais il serait nécessaire d'orienter le récepteur, de manière à le maintenir allié avec la plus grande composante du champ reçu. Les récepteurs incorporant des ca- ractéristiques de l'invention ont été établis pour éviter de telles difficultés.
Dans la figure 2 est représenté un émetteur T disposé pour projeter tout type d'onde désiré, par exemple une onde H11. Que cette onde soit engendrée avec une polarisation plane ou elliptique, l'onde reçue aura en général subi des modifications. Le cas le plus simple à considérer en ce point est celui dans lequel l'onde reçue est pola- risée elliptiquement, oonsistant en deux composantes perpendiculaires l'une à l'autre et ayant une différence de phase de 90 . L'effet résultant peut être représenté par une ellipse dans laquelle l'axe
<Desc/Clms Page number 6>
principal est parallèle à un côté d'une boîte S comme représenté en f sur la figure 2, c.à.d. que l'ellipse n'est pas inclinée par rap- port à la boite. On considérera d'autres cas par la suite.
A l'ex- trémité réceptrice du guide, qui peut être de section droite circu- laire, le guide est connecté à la boîte S qui est de section droite rectangulaire avec les dimensions a et b. Comme déjà mentionné, l'on -de reçue peut être considérée comme constituée de deux composantes polarisées dans des plans perpendiculaires l'un à l'autre. Une carac -téristique d'une section de guide rectangulaire de la forme représe- -tée réside dans le fait qu'une onde dont le vecteur éleotrique est parallèle à un côté sera propagée avec une vitesse différente de cel -le d'une onde qui aurait son vecteur électrique parallèle à l'autre o6té, et après passage à travers une longueur convenablement choisie, les deux composantes entrantes seront amenées en phase l'une avec 1' autre, donnant une onde polarisée plane , mais non parallèle au côté de la boîte.
Cette propriété d'une boîte rectangulaire est analogue à la double réfraction ou biréfringence en optique, et pour plus de commodité une telle boité sera mentionnée comme botte biréfringente.
Dans la figure 2, la longueur de la section S est réglée de manière à produire une onde polarisée plane qui pénétrera alors dans la sec- tion de guide circulaire h, qui contient un dispositif récepteur 3 orienté pour être aligné sur la composante électrique de l'onde reçue .Afin d'augmenter l'efficacité de la réception, la section h sera pour -vue d'un iris 6 et d'un piston métallique p, l'espacement relatif des éléments étant tel que décrit plus loin à propos des figures 3 et 4. 'Le système recevra efficacement toute l'énergie d'onde entran -te que la polarisation elliptique de l'onde entrante coincide avec la forme de l'onde initiale ou qu'elle ait subit des modifications par suite d'irrégularités sur son circuit de transmission.
Dans la figure 3 est représenté un autre récepteur disposé pour la réception d'onde H11 à polarisation elliptique quel que soit le plan du grand axe de l'ellipse. Dans une chambre conductrice creuse 1, délimitée à une extrémité par une paroi réflectrice 2, sont logés deux éléments identiques qui absorbent l'énergie 3 et 4 fonc- tionnant comme récepteur ou détecteur. Ces récepteurs peuvent prends
<Desc/Clms Page number 7>
l'une quelconque des formes bien connues pour des ondes H11 à pola- risation linéaire. Les récepteurs sont connectés dans des conduc- teurs qui s'étendent suivant des diamètres orthogonaux, comme repré- senté sur la figure 3, et sont séparés longitudinalement d'une distan -ce sensiblement égale à un nombre entier de demi-longueur d'onde de l'onde à recevoir.
On doit noter que la longueur d'onde mentionnée ici est la longueur dans le guide et non la longueur d'onde dans l' espace libre. à une de leurs extrémités les conducteurs de connexi- ons des récepteurs 3 et 4 sont reliés à la paroi du guide et à l'au- tre extrémité à de petits condensateurs d'arrêt 5 d'une forme bien connue pour les guides diélectriques.
A une distance convenable du réaepteur 4 est placé un iris 6 qui fonctionne d'une manière également bien connue dans la technique des guides diélectriques. Sur la gauche, la section de guide se ter -mine par une extrémité ouverte 10 qui peut être pourvue d'un dispo- sitif d'adaptation convenable permettant de connecter le tout à un guide d'onde ou à un pavillon ou toute autre disposition appropriée.
Il est bien connu que si. une onde à polarisation linéaire est appliquée sur la structure de la figure 3, avec sa direction de polarisation alignée sur le récepteur 3, alors par un réglage conve- nable des distances du réflecteur 2 au récepteur 3 et du réflecteur à l'iris 6 et par le réglage de l'ouverture de l'iris 6, l'impédance du dispositif récepteur peut être rendue telle qu'elle adapte celle du guide,, de sorte que toute l'éhergie de l'onde incidente est absor- bée; de plus, comme le récepteur 4 et le fil dans lequel il est con- necté se trouve dans un plan équipotentiel de l'onde,, il n'absorbera pas l'énergie.
Si cependant la direction de polarisation de l'onde incidente a tourné de 90 , toutes autres conditions demeurant les mê- mes, et si le récepteur 4 est identique. au récepteur 3 et en est dis- tant d'une demi-longueur d'onde, ce récepteur 4 est également adapté à la ligne et accepte toute l'énergie incidente dans son plan de po- larisation. De plus, si la direction de polarisation de l'onde in- oidente est intermédiaire aux cas considérés, elle peut être résolue en deux ondes H11, l'une alignée sur le récepteur 3 et l'autre sur le récepteur 4, et chaque récepteur reçoit sa composante sans la
<Desc/Clms Page number 8>
réfléchir, de sorte que l'onde entière est absorbée sans réflexion.,.
Ceci est vrai quelle que soit la condition de polerisation- linéaire ou elliptique - de l'onde incidente car une telle onde peut toujours être résolue en deux composantes à polarisation linéaire, l'une align@ sur un récepteur et l'autre sur l'autre récepteur, chaque récepteur se trouvant dans un plan de réception nulle de l'autre.
Les débits des récepteurs sont amenés des condensateurs 5 par des manchons isolants dansles parois du guide et à travers des dé- phaseurs et amplificateurs convenables 7 à la jonction 8 où il sont combinés pour alimenter un circuit de charge d'utilisation 9.
La figure 3 montre un récepteur de forme très simple. En pra tique il peut être difficile d'obtenir deux récepteurs d'énergie 3 et 4 identiques, de sorte que les réglages d'adaptation de la structu re réceptrice au guide ne seraient pas les mêmes pour les deux récep- teurs. On peut en tenir compte en réalisant une structure telle que celle représentée sur la figure 4 qui diffère de la figure 3 par le fait que l'iris 6 est remplacé par deux éléments d'accord ooaxiaux 11- Les conducteurs centraux 12 de ces éléments coaxiaux s'étendent selon des diamètres du guide 1, l'un d'eux étant parallèle au récepteur 3 e't l'autre au récepteur 4. Chaque élément peut être réglé indépendam -ment par un piston 13.
L'emploi de tels éléments d'accord coaxiaux est connu. Dans de nombreux cas il serait désirable de prévoir une disposition qui permette de déplacer axialement le long du guide les récepteurs 3 et 4 et les éléments coaxiaux 11. On doit remarquer que si on prévoit cette possibilité de réglage, les récepteurs 3 et 4 ne doivent plus avoir nécessairement la même impédance car ils peuvent être indépendamment adaptés à la ligne et la combinaison absorbera alors toute l'énergie amenée par une onde ayant un degré quelconque
EMI8.1
d'elliptioité.
Un autre récepteur pour recevoir des ondes à polarisation elliptique, que cette polarisation existe dans l'onde initiale ou soit produite incidemment ou intentionnellement dans le circuit de trans- mission, est représenté sur la figure 5. Cette disposition présente également l'avantage de ne pas nécessiter de récepteurs identiques.
<Desc/Clms Page number 9>
L'onde pénètre à l'extrémité 10 dans un guide carré 1, point auquel le guide peut être muni d'un adapteur de connexion à une ligne en gui de d'onde ou un autre appareil approprié. Les côtés de la portion carrée sont quelque peu plus longs qu'une demi-longueur d'onde (dans l'espace libre). Dans la section carrée sont disposés un dispositif élément absorbeur d'énergie 4 et un/ooaxial réglable 11. En 15 une dimension du guide est subitement diminuée d'une valeur considérable à moins d'une demi-longueur d'onde, l'autre dimension demeurant inchangée.
Dans ce cas, comme connu, la composante de l'onde entrante qui est polarisée dans une direction parallèle au récepteur 4 ne peut péné- trer dans le guide rectangulaire au-delà de 15, de sorte que cet étr@ -glement 15 agit en fait comme un réflecteur parfait pour des ondes de cette polarisation. En réglant convenablement la distance de 15 à 4, de 4 à 12, et la position du piston d'accord coaxial, on peut adapter l'impédance du récepteur 4 à celle de la ligne.
La composan- te polarisée linéairement dans une direction perpendiculaire à 4 dé- passe 12 et 4 sans réflexion et puisque la largeur de la section rec- tangulaire 2 n'est pas modifiée, elle pénètre dans cette section avec une réflexion très faible à l'étranglement 15, le peu de réflexion qu@ excite à la jonction peut être compensé dans l'adaptation du récep- teur 3 à la ligne.
Une autre modification encore incorporant les caractéristi- ques de l'invention est représentée sur la figure 6 dans laquelle, l'une des composantes de l'onde reçue est absorbée par le récepteur 3 L'autre composante passe dans un ou plusieurs tubes latéraux 17 con- tenait chacun des récepteurs convenables 4 disposés pour absorber l'énergie de l'autre composante. La chambre de chaque récepteur 4 es@ réglée pour transmettre sa propre composante seulement et on prévoit des moyens comme dans les figures 3 à 5 pour adapter chaque chambre réceptrice à la composante qu'elle reçoit et pour combiner les débits des récepteurs.
Bien que l'invention aLt été décrite en premier lieu en fonc tion de la distorsion qui consiste en une onde du même type que l'on- de principale transmise, on doit remarquer que dans certains cas la
<Desc/Clms Page number 10>
composante de distorsion peut consister en un type d'onde différent du type initialement créé. Il sera dans ce cas souvent désirable d' utiliser un type de récepteur particulièrement disposé pour la com- posante de distorsion. Une telle disposition est sohématiquement re- présentée sur la figure 7 dans la quelle les récepteurs sont indiqués en R1 et R2.
Les deux récepteurs seront disposés l'un par rapport à l'autre dans la terminaison réceptrice de manière à être oonjugés en- tre eux et chacun est réglé pour adapter l'impédance du guide d'une manière analogue à celle décrite à propos des figures 3 à 5.
En relation avec la figure 2, l'emploi d'une boite S biré- fringente est décrit pour un cas simple. Il existe cependant d'au- tres possibilités qui vont être décrites en relation avec les figu- res 8 à 11c. Dans la portion a de chacune de ces figures est repré-. sentée la condition de l'onde arrivant à l'extrémité rentrante de la botte. La condition de l'onde lorsqu'elle atteint l'extrémité c de la botte, sans modification de l'orientation de la botte, et est prê -te à pénétrer dans la section circulaire est représentée en b dans chacune de ces figures. L'orientation préférée à donner à la botte et au récepteur dans la section circulaire est représentée en c dans chaque figure.
A propos de ces figures, on peut remarquer qu'il est bien connu (1) que la résultante de deux ondes H11 à polarisation plane quelconque arrivant au récepteur est équivalente à une onde à pola- risation elliptique, et (2) que l'intensité électrique dans une onde à polarisation elliptique peut être résolue dans deux ondes à pola- risation plane , l'une ayant son plan parallèle au, grand axe de l'el- lipse représentant l'onde et l'autre parallèle au petit axe avec une différence de phase de 90 entre elles ; que pour amener les deux composantes en concordance de phase il suffit- que la longueur de la botte biréfringente soit telle qu'il y ait une différence de phase de 90 entre les trajets des deux composantes.
Il devient alors évi- dent que le réglage du dispositif considéré nécessite seulement deux opérations: (a) faire tourner la botte jusqu'à ce que l'un de ses cô- tés soit parallèle à l'un des axes de l'ellipse, le grand ou le petit,
<Desc/Clms Page number 11>
de manière que l'onde soit transformée d'une onde à polarisation elliptique en une onde à polarisation plane en passant à travers la botte, et (b) faire tourner le récepteur pour l'aligner sur l' onde à polarisation plane sortant de la botte. La figure 8a se rap- -porte au cas simple ou l'onde entrante est une onde polarisée plane ayant son plan parallèle à l'un des côtés de la botte biréfringente.
Comme il n'existe pas de composante perpendiculaire, cette onde ar- rive en c dans la même condition et l'orientation de la botte et du récepteur est celle représentée sur la figure 8c, dans ce cas, la botte biréfringente ne remplit pas de fonction utile.
L'onde peut cependant arriver en a avec une polarisation elliptique dont l'axe prinoipal est parallèle à un côté de la botte comme représenté sur la figure 9a. C'est la condition décrite à propos de la, figure 2. Comme mentionné, la longueur de la botte S sera telle que les deux composantes arriveront en phase en c et l'on- de résultante sera une onde à polarisation plane. L'orientation du récepteur est celle indiquée en P sur la figure 9c.
Il peut arriver que l'onde arrive en a sous forme d'une onde polarî- sée plane ayant son plan tourné d'un certain angle comme indiqué sur la figure 10a. Avec cette orientation particulière de la botte, l'on -de arrivera en e sous forme d'une onde à polarisation elliptique, oom @ -me indiqué sur la figure lOb, ce qui n'est pas désirable. Si tou- tefois la botte est tournée d'un angle tel que le côté le plus court soit rendu parallèle au plan de polarisation de l'onde entrante, cette onde traversera la botte sans que se produise une polarisation ellip- tique, mais dans ce cas le plan du récepteur devra également être tour -né pour être aligné sur l'onde. Ceci est indiqué en e sur la figure 10c.
Il peut encore arriver que la composante de distorsion soit différente de 90 par rapport à la phase de l'onde principale. Dans ce cas il y aura une polarisation elliptique mais le plan du grand axe sera incliné, de sorte que l'onde peut de nouveau être représentée par une ellipse comme dans la figure lla mais aveo ses axes inclinés.
En passant à travers la botte biréfringente avec une orientation nor-
<Desc/Clms Page number 12>
-male, chacune des composantes serait modifiée et l'onde prendrait la forme représentée sur la figure llb qui sera toujours en général une ellipse inclinée. Il est clair alors qu'en faisant tourner la botte S de manière que l'un des côtés soit parallèle à l'axe principal de l'ellipse de la figure lla, l'effet de la botte sera de produire une onde à polarisation plane comme indiqué dans la figure 11c, mais dans ce cas le récepteur devra également être tourné pour être aligné sur le plan de polarisation de l'onde incidente.
On voit alors en général que puisque la forme modifiée de l'onde entrante sera ordinairement inconnue, il sera désirable dans certains cas de faire'tourner d'une certaine quantité la boite et même le récepteur. On déterminera par expérience le degré de rotatic- lorsque cette rotation est nécessaire, et il n'est pas difficile en pratique de trouver l'angle d'orientation le plus favorable. On de- vra cependant prévoir des moyens d'orientation indépendants représen -tés sur la figure 12 dans laquelle un seul récepteur 3 est nécessai- re comme dans le cas de la figure 2.
Si la distorsion est fixe et permanente, les deux réglages peuvent être faits une fois pour toutes, mais dans certains cas, en particulier lorsque l'onde est transmise à travers l'espace libre, la déformation n'est pas permanente et il sera nécessaire de retoucher de temps en temps le réglage. Ces retouches peuvent être faites ma- nuellement par expérience en utilisant, si désiré, un récepteur additionnel R.
Dans certains cas il peut être utile d'avoir un réglage auto- matique, c'est le cas représenté sur la figure 12 dans laquelle les moteurs M1 et M2 sont connectés par des engrenages convenables à la botte S et au récepteur 3 pour les faire tourner, la rotation du ré- cepteur 3 étant réalisée, soit en faisant tourner le récepteur lui- même, soit en faisant tourner la section du guide h. Pour un tel ré- glage automatique il est évident qu'on doit prévoir un indicateur sen -sible à une condition indésirable afin de commander les moteurs pour amener leléments dans l'orientation la plus favorable. On peut utiliser à cet effet la disposition de la figure 12.
La figure 13
<Desc/Clms Page number 13>
montre plus clairement la section droite du guide circulaire à l'en -trée de S dans la figure 12; dans cette section de guide sont in- sérésdeux détecteurs ou sondes identiques 1 et 2 pour tester l'onze H11 dans le guide circulaire. Les débits en courant continu de ces sondes sont connectés en opposition à travers un appareil de mesure I.
Si le guide est tourné de manière qu'il existe un angle # entre le plan de polarisation de l'onde H11 et le plan médian entre les détec- teurs, le débit du détecteur 1 sera supérieur à celui du détecteur 2 et le courant dans l'appareil I sera du sens indiqué par la: flèche.
Si le guide est tourné de manière que # soit nul, le courant dans I devient nul et si 0 devient négatif le courant est inversé. Si l'on -de entrante est polarisée elliptiquement l'amplitude du courant dans I entre les points de lecture 0 et à des angles de 90 sera plus pe- tite à mesure que l'onde se rapproche d'une polarisation circulaire, mais les paillons nulles existeront teneurs. Un tel système de son- des peut être fixé à l'entrée de la botte S et le courant passant dan l'appareil I servira alors à commander le moteur Ml de la figure 12 pour faire tourner la botte jusqu'à ce qu'un de ses c8tés soit paral -lèle à la direction du grand axe de l'ellipse.
Ayant amené la botte à l'orientation convenable,il sera alors nécessaire d'amener le ré- cepteur 3 à l'orientation appropriée. Cette dernière opération peut être réalisée en utilisant un deuxième récepteur R qui sert ici encore de sonde, son plan étant perpendiculaire au plan du récepteur 3 donc dans un plan de réoeption nulle du réeepteur 3. Au cas où une compo- sante d'une onde est reçue en R, un courant passera à travers un élé- ment sensible 16 tel qu'un relais, qui commandera à son tour la rota- tion du. moteur M2 à travers le dispositif de commande C2 jusqu'à ce que la composante reçue en R devienne nulle. Il est clair qu'on peut établir de nombreuses modifications de cette disposition particulière.
On doit comprendre également que l'invention n'est pas limi- tée au type H11 d'ondes guidées par diélectrique et qu'elle peut éga- lement s'appliquer dans le cas de tout type asymétrique dans lequel il existe une polarisation elliptique inhérente à l'onde engendrée ou de
<Desc/Clms Page number 14>
lequel il s'est produit une polarisation elliptique pendant la trans- mission du générateur récepteur.
La transmission précédente peut *être réalisée sur un circuit comprenant un trajet dans l'espace libre. Il est usuel à cet effet de connecter à l'extrémité d'un guide d'onde un moyen pour lancer les on- des dans l'espace, par exemple un pavillon radiateur d'ondes électro- magnétiques. De tels pavillons sont particulièrement utiles pour ob- tenir des rayonnements unidirectionnels, et la présente invention a notanment pour objet suivant un autre aspect de prévoir des disposi- tifs de ce genre comprenant en particulier une combinaison de réflec- teurs de lentilles et d'éléments associés de manière à produire un faisceau sensiblement parallèle ne présentant pas de divergence appré -ciable.
Un objet principal de l'invention sous cet aspect est de prévoir des systèmes qui produisent un faisceau d'énergie rayonnante dans lequel les rayons composants sont sensiblement parallèles. Un autre objet de l'invention est de produire un faisceau parallèle d' énergie rayonnante ayant un front d'onde sensiblement de phase uni- forme.
On a utilisé depuis longtemps des systèmes de lentille et de réflecteurs pour obtenir un rayonnement sensiblement unidirectionnel de la, lumière provenant d'une source donnée. On a proposé d'utiliser des systèmes analogues pour des ondes radio courtes et ultra-courtes.
Dans un système idéal la source rayonnante serait un point sans di- mension. En pratique, cette source présente toujours des dimensions finies et souvent notables. Plus les dimensions de la source sont grandes plus grande est la tendance de l'énergie à diverger à partir du faisceau véritablement unidirectionnel.
On peut trouver l'angle de divergence du faisceau pour des faisceaux relativement étroits, en utilisant une salle lentille, par ltéqnation sina = d/F (1)
F où a est l'angle de divergence, d le diamètre de la source lumineuse (supposée ronde) et F est la distance focale de la lentille.
<Desc/Clms Page number 15>
De l'équation 1 il apparait que la divergence de l'énergie du faisceau peut être rendue petite, malgré une valeur relativement grande de d, en prenant F également grand. Toutefois, comme la sour- oe doit être placée au point focal de la lentille, à mesure qu'on augmente F, on augmente en correspondance la distance de la source à la lentille et on diminue l'angle sous-tendu par la lentille par rap- port à la source de rayonnement. Il devient par suite désirable d'a- jouter à la lentille un élément réflecteur. Pour diminuer la surface de la source de rayonnement, pour autant que le permette les considé- rations pratiques, il est également commode et désirable d'introduire l'énergie dans le système à travers une pièce cylindrique, par exem- ple un guide d'onde.
De plus, l'épaisseur de la lentille est augmen- -tée à la valeur nécessaire pour que les rayons qui passent au trave@ soient amenés en concordance de phase avec les rayons ramenés dans le faisoeau par le réflecteur, de sorte qu'on obtient un front d'onde de phase uniforme. -Au lieu d'augmenter l'épaisseur de la lentille pour réglerla phase, on peut utiliser simplement un disque d'une substance qui modifie de façon appropriée la phase des rayons qui traverse la lentille. L'emploi de substances pour régler la phase des rayons est bien connu dans la technique.
D'après les données ci-dessus, un système incorporant certai -nes caractéristiques de l'invention, comprend dans sa forme la plus simple la combinaison d'une pièce cylindrique ou guide d'onde à tra- vers lequel on peut transmettre de l'énergie rayonnante à un réflec- r teur parabolique et une lentille. L'extrémité sortante de la pièce cylindrique est placée concentriquement dans le plan focal du réflec -teur et la lentille est placée concentriquement à l'intérieur du réflecteur et normalement à son axe longitudinal. Le foyer de la len -tille est amené en coïncidence avec celui du réflecteur.
Le réglage de la phase des rayons passant à travers la lentille peut être effec- tué en augmentant uniformément l'épaisseur efficace de la lentille ou 'en ajoutant une pièce d'une substance convenable d'un côté ou de l'autre de la lentille pour produire le réglage de phase désiré des rayons qui passent au travers.-.
<Desc/Clms Page number 16>
Dans de nombreux cas pratiques on peut remplacer le réfleo- teur parabolique par un réflecteur tronoonique ayant approximative- ment les dimensions du réflecteur parabolique sans augmenter sensi- blement la divergence du faisceau.
La longueur d'onde de l'énergie rayonnante doit évidemment être relativement très courte pour un système de dimensions matérielle-- raisonnables.
De plus, lorsqu'on emploie une lentille deux effets entrent en jeu pour produire un faisceau de rayons parallèles à savoir la réfraction et la diffraction. La diffraction est nuisible en ce qu' elle produit une certaine divergence du faisceau. Toutefois, si le diamètre de la lentille dépasse quatre fois la longueur d'onde de l'énergie rayonnée,la réfraction devient presque complète et l'effi- lement absolu du faisceau (absence de divergence) est alors déterminé principalement par la distance focale comme l'indique l'équation (1) ci-dessus.
Se référant à la figure 14, la pièce 6 est pourvue en son centre d'un passage cylindrique 7 formant un guide d'ondes et la sur- -face d'extrémité 8 de la pièce 6 est amenée en coincidence avec le plan focal normal du réflecteur parabolique 10, c.à.d. le plan normal à l'axe longitudinal 20 qui contient le point focal du réflecteur 10.
Une lentille 12 est supportée par des pièces 14 concentriquement à l' intérieur du réflecteur 10 et normalement à l'axe 20. Le point focal de la lentille 12 est amené à coïncider avec celui du réflecteur 10.
Les pièces 14 doivent de préférenoe être construites en une substance qui transmet librement l'énergie qui doit être rayonnée.
.afin de régler la phase des rayons passant à travers la lentille 12 de manière qu'ils forment un front d'équi-phase avec les rayons réfléchis par le réflecteur 10, un disque 11 peut être ajouté, le bord de ce disque étant biseauté comme représenté, ou bien la len- tille 12 elle-même peut avoir son épaisseur uniformément augmentée.
Des rayons d'énergie provenant de l'extrémité de droite du passage 7 qui se trouvent dans l'angle solide sous-tendu par la len- tille 12, limité par les rayons 22 et 24 de la figure 14, qui se
<Desc/Clms Page number 17>
trouvent juste au bord extérieur de la lentille , seront concentrés, comme indiqué par le rayon 26, par la lentille 12 en un faisceau de rayons parallèles à l'axe 20.Las rayons extérieurs à l'angle sous- tendu, par exemple, les rayons 22, 24, 28 et 30, figure 14, frappe- ront le réflecteur 10 et seront réfléchis parallèlement à l'axe 20.
Par suite de la disposition, ils ne traverseront pas la lentille 12 et constitueront aveo les rayons passant à travers la lentille 12, un front d'onde de rayons tous dirigés parallèlement à l'axe 20. Par l'insertion d'un élément de réglage de la phase approprié, tel que l'élément 11 de la figure 14, ou par l'augmentation à un degré conve- nable ce l'épaisseur de la lentille 12, on obtient un front d'onde de phase uniforme.
Dans la figure 15, est représenté en perspective un exemple de structure réalisant sensiblement la disposition décrite à propos de la figure 14. Dans la figure 15, le réflecteur 10 est en partie brisé pour montrer le mode d'assemblage de la lentille 12., de l'élé- ment de réglage de la phase 11 et de la pièce 6.
Les dimensions minima pour un système incorporant ces carac- téristiques de l'invention devront être déterminées, comme sus-men- tionné, en fonction de la longueur d'onde de l'énergie que l'on désire rayonner. Par exemple, pour un système utilisant des ondes électro- magnétiques de 5 centimètres de longueur d'onde, on doit employer de préférence une lentille d'au moins 20 centimètres de diamètre. Pour un tel système, le passage 7 à travers l'élément 6 devra approximati- vement être de 3,3 centimères de diamètre, la longueur axiale du ré- flecteur 10 à partir du plan focal 8 jusqu'à son extrémité de droite devra être approximativement de 120 centimères et la distance focale de la lentille 12 d'au moins 38 centimètres pour un angle de divergence de a = 5 .
De manière générale, plus les dimensions utilisées sont gran -des, tous les éléments de la combinaison étant en des proportions convenables, moins le faisceau divergera.
Il est clair que l'invention, dans ses différents aspects, a été décrite dans le cas d'exemples de réalisation seulement et n'y est en rien limitée. L'invention est au contraire susceptible de nombreuses modifications et adaptations sans sortir de son domaine.