WO2024047573A1 - Jonction orthomode à six ports - Google Patents

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WO2024047573A1
WO2024047573A1 PCT/IB2023/058616 IB2023058616W WO2024047573A1 WO 2024047573 A1 WO2024047573 A1 WO 2024047573A1 IB 2023058616 W IB2023058616 W IB 2023058616W WO 2024047573 A1 WO2024047573 A1 WO 2024047573A1
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WO
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port
main direction
orthomode transducer
polarization
output port
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PCT/IB2023/058616
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English (en)
Inventor
Esteban Menargues Gomez
Antoine CALLEAU
Santiago Capdevila Cascante
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Swissto12 SA
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Swissto12 SA
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Priority to JP2025507551A priority patent/JP7839366B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H01P1/161—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

Definitions

  • the present invention relates to a six-port orthomode transducer suitable for additive manufacturing.
  • dual polarization antennas are antennas capable of transmitting as well as receiving electromagnetic waves according to two orthogonal polarizations.
  • These antennas generally consist of a radiating element (typically horn type) and a feed chain.
  • This power supply chain must in particular allow discrimination of the two orthogonal polarizations so as to be able to combine (in transmission), respectively separate in reception, the two signals.
  • This discrimination can be carried out via an orthomode transducer with the English acronym "OMT”) with double polarization such as a "turnstile" junction having an input port connected to the horn and two pairs of lateral ports placed there. 'one facing the other, each pair making it possible to isolate one of the polarizations.
  • OMT orthomode transducer
  • double polarization such as a "turnstile" junction having an input port connected to the horn and two pairs of lateral ports placed there. 'one facing the other, each pair making it possible to isolate one of the polarizations.
  • the power supply chain must also be capable of discriminating the respective frequency ranges. This discrimination is usually carried out via band-pass filters placed in the supply chain.
  • Document US2013/0342282 A1 describes a six-port orthomode transducer in which two pairs of lateral ports with a rectangular section make it possible to discriminate between the two orthogonal polarizations of a wave propagating in a main waveguide.
  • the four lateral ports extend radially relative to the main propagation direction of the signal in the main guide, that is to say perpendicular to this main propagation direction.
  • a low-pass filter is connected to one port of the orthomode transducer whose direction is parallel to the main propagation direction, while four high-pass filters are connected to the four side ports.
  • the four side ports as well as a low-pass filter as described are not suitable for additive manufacturing for the reasons mentioned above.
  • Addamo et al. “3D Printing of a Monolithic K/Ka-Band Dual-Circular Polarization Antenna-Feeding Network,” in IEEE Access, vol. 9, pp. 88243-88255, 2021 describes a six-port orthomode transducer suitable for additive manufacturing.
  • Frequency discrimination is carried out on the one hand by a virtual filter consisting of a progressive narrowing of the internal diameter of the main waveguide and on the other hand by low-pass filters connected to the side ports.
  • the side ports are oriented so that two pairs of side ports form with the input port, that is to say the port intended to be connected to the antenna horn, a divider in the H plane. In other words, the longer side of the opening of the side ports is aligned with the direction of propagation.
  • An aim of the present invention is to propose a six-port orthomode transducer free from the limitations of those known in the prior art.
  • Another aim of the invention is to propose a six-port orthomode transducer suitable for additive manufacturing.
  • Another aim of the invention is to propose a six-port orthomode transducer making it possible to discriminate between two frequency bands.
  • a six-port orthomode transducer produced by additive manufacturing, and comprising a dual polarization input port; a dual polarization output port; the input port and the output port defining a main direction corresponding to the direction of propagation of a signal between the input port and the output port; a first side port with single polarization extending along a first axis transverse to the main direction; a second side port with single polarization facing the first side port and extending along a second axis transverse to the main direction; a third side port with single polarization extending along a third axis transverse to the main direction; a fourth side port with single polarization facing the third side port and extending along a fourth axis transverse to the main direction; said first, second, third and fourth transverse axes each forming an angle with the main direction of between 15° and 75°, the six-port orthomode transducer being characterized by a high-pass filter disposed
  • the orthomode transducer can be characterized in that said high-pass filter comprises a platform extending radially from the main direction, the at least two filtering slots being arranged on said platform.
  • the platform may include at least one support arch extending radially from the main direction.
  • the at least one support arch may have at least one overhanging face forming an angle with the main direction of between 15° and 75°.
  • the orthomode transducer can be characterized in that a smallest dimension of each of the four side ports is parallel to the main direction.
  • the outlet port may comprise at least one groove arranged on an internal wall of the outlet port.
  • the platform may include a salient impedance matching element extending in the main direction.
  • a diameter of the input port may be greater than a diameter of the output port.
  • the orthomode transducer can be characterized by a double symmetry along two planes orthogonal to each other, each of the two orthogonal planes comprising the main direction.
  • an antenna for the transmission and/or reception of dual polarization signals comprising an orthomode transducer as described above and comprising four low-pass filters, each port side being connected to one of the four low-pass filters.
  • Each of the four low-pass filters can include at least one internal face provided with slots.
  • the antenna can be characterized by double symmetry along two mutually orthogonal planes, each of the two orthogonal planes comprising the main direction.
  • Figure 1 illustrates a three-quarter view of a six-port orthomode transducer.
  • Figure 2 illustrates a longitudinal section of a six-port orthomode transducer.
  • Figure 3 illustrates a longitudinal section of a six-port orthomode transducer.
  • Figure 4 illustrates a top view of a six-port orthomode transducer comprising a filtering platform.
  • Figure 5a illustrates a filtering platform suitable for additive manufacturing.
  • Figure 5b illustrates a top view of a filtering platform suitable for additive manufacturing.
  • Figure 6 illustrates a longitudinal section of a filtering platform adapted for additive manufacturing.
  • Figure 7 illustrates a side section of a dual polarization diplexer comprising a six-port orthomode transducer and lateral filters crenellated on one face.
  • Figure 8 illustrates a side section of a dual polarization diplexer comprising a six-port orthomode transducer and lateral filters crenellated on two faces.
  • Figure 1 illustrates an orthomode transducer 1 according to the invention comprising an input port 10 and an output port 11 with double polarization determining a main direction 100 corresponding to the direction of propagation of a signal between the port d input and output port.
  • Four side ports (12,13,14,15) are connected to the orthomode transducer along four axes transverse to the main direction.
  • the orthomode transducer of the present invention is oriented in the following manner: the main direction of propagation between the input port 10 and the output port corresponds to the direction z which coincides with the 3D printing direction.
  • the x and y directions lie in a plane orthogonal to the z direction and correspond to the orthogonal directions of the polarizations.
  • the input port 10 consists of a standard waveguide whose section can be circular or rectangular so as to receive/transmit signals with circular, elliptical or linear polarization.
  • the section of the entry port can be any geometric shape deemed suitable by those skilled in the art, this including for example pentagonal, hexagonal, polygonal sections with more than six sides, but also combinations of sections of polygons with curved sides.
  • input port 10 is typically connected to a waveguide or directly to a radiating element such as a horn.
  • the output port 11 is, for its part, arranged coaxially with the input port 10 and is also double polarized.
  • the output port 11 is a waveguide whose section can be any geometric shape deemed suitable by those skilled in the art, this including for example pentagonal, hexagonal, polygonal sections with plus six sides , but also combinations of polygon sections with curved sides.
  • the first side port 12 extends along a first axis 120 transverse to the main direction 100 and faces the second side port 13 which extends along a second axis 130 also transverse to the main direction 100.
  • the first and second ports allow the separation/combination of the signals according to a first polarization P1.
  • the third lateral port 14 extends along a third axis 140 transverse to the main direction 100 and opposite the fourth lateral port 15 which extends along a fourth axis 150 transverse to the main direction 100.
  • the third and fourth ports allow separation /combination of signals according to a second polarization P2. Each of the four side ports is thus single polarized.
  • the side ports (12,13,14,15) are of rectangular section with the smallest side of the rectangular sections aligned with the main direction 100, so that the combination of input port 10 with a pair of opposite side ports (i.e. corresponding to the same polarization) forms a divider/combiner according to plane E.
  • the direction of the electric field of a wave propagated in the two ports lateral corresponding to the same polarization is therefore opposite.
  • each of the first, second, third and fourth axes forms an angle with the main direction 100 of between 15° and 75°, preferably between 35° and 55°.
  • This inclination relative to the z direction makes additive manufacturing of the side ports possible.
  • the z axis generally coincides with the 3D printing direction, thus, the inclination of the side ports relative to this direction makes it possible to reduce the physical constraints exerted by the force of gravity on these side ports and therefore makes it possible to reduce or even eliminate the need for supports during manufacturing.
  • the inclination of the side ports can also increase the compactness of the orthomode transducer by limiting its external volume.
  • the arrangement of the side ports (12,13,14,15) as well as the sections of the input ports 10 and output ports 11 are such that the entire transducer orthomode 1 according to the invention has a double planar symmetry according to two mutually orthogonal planes, one of these two planes of symmetry comprising the first and the second axis (120,130) as well as the main direction 100 and the other of these planes of symmetry comprising the third and the fourth axis (140,150) as well as the main direction 100.
  • the orthomode transducer 1 of the present invention is provided with a high-pass filter disposed between the side ports and the output port 11.
  • This high-pass filter comprises at least two filtering slots 21 making it possible to reject the bass frequencies so that only high frequencies can pass through output port 11.
  • the terms “high frequency” and “low frequency” can correspond to different ranges of values depending on the embodiment of the invention. Indeed, the present invention can be implemented in different devices intended for various frequency bands depending on their applications. By way of examples, the present invention can typically be used in devices intended for the X, Ku, Ka, QV, Ku/ka, and/or Ka/QV bands.
  • low frequencies are typically between 7.25GHz and 7.75GHz and high frequencies between 7.9GHz and 8.4GHz.
  • low frequencies are typically between 10.7GHz and 12.75GHz and high frequencies between 13.25GHz and 4.5GHz, or subportions of these particular bands.
  • low frequencies are typically between 17.3 GHz and 21.2 GHz and high frequencies between 27 GHz and 31 GHz, or subportions of these particular bands.
  • the low frequencies are typically between 37.5 GHz and 42.5 GHz and the high frequencies between 42.5 GHz and 52.5 GHz, or sub-portions of these particular bands.
  • low frequencies are typically between 10.7GHz and 12.75GHz and high frequencies between 13.25GHz and 21GHz, or sub-portions of these particular bands; alternatively, or additionally, low frequencies are typically between 13.25GHz and 21.2GHz and high frequencies between 13.25GHz and 21.2GHz and high frequencies between 27GHz and 31GHz or subportions of these particular bands.
  • low frequencies are typically between 27GHz and 42.5GHz and high frequencies between 42.5GHz and 52.5GHz, or sub-portions of these particular bands.
  • the output port 11 has a section with a diameter smaller than the diameter of the section of the input port 10 so that part of the frequency band of the input port corresponds to the region below the cutoff frequency of the output port. This reduction in diameter therefore allows “virtual” complementary filtering to that of the high-pass filter.
  • the low frequencies are propagated in the side ports (12,13,14,15) which can themselves be connected to low-pass filters in order to reject the high frequencies.
  • the high-pass filter comprises a platform 20 in which the filtering slots 21 are provided.
  • the platform 20 extends radially around the main direction.
  • This platform is illustrated in Figure 3 and comprises an upper surface facing the input port 10 and a lower surface facing the output port 11.
  • the surface upper part of the platform is perpendicular to the main direction 100.
  • the filtering slots 21 can be formed by the platform 20 on the one hand and the internal walls of the outlet port 11 on the other hand. Alternatively or additionally, the filtering slots 21 can be formed entirely by the platform 20 in the sense that each side of the slots is formed by a section of the platform.
  • FIG. 4 In the embodiment illustrated in Figure 4, four triangular filtering slots 21 are formed by the platform 20 on the one hand and the internal walls 110 of the outlet port 11.
  • the platform comprises four arms extending from the main direction 100 towards the internal walls 110 of the outlet port 11.
  • the platform 20 may include at least one support arch 22 so as to reinforce the stability of the platform during additive manufacturing and/or during use of the orthomode transducer. As illustrated in Figure 5a, the platform 20 can include several support arches 22 meeting in the center of the platform at the level of the main direction.
  • the overhanging faces 220 of the support arches with respect to the z direction form an angle REF with the axis (z). advantageously between 15° and 75°, preferably between 35° and 55°.
  • Figure 6 illustrates a sectional view of the platform in which two support arches 220 form an angle p with the main direction 100.
  • the optimal inclination in terms of additive manufacturing is around 45°.
  • inclinations of the cantilever faces of between 15° and 75° may also be relevant.
  • streaks 23 parallel to the main direction can be arranged on the internal surface of the output port 11.
  • the coupling slots of the high pass filter can divide the output port into a plurality of waveguides on an inner wall of which a streak 23 can be arranged.
  • the platform 20 can for example divide the output port 11 into four waveguides of triangular sections, one side of each section corresponding to the side determined by an internal wall 110 of the output port being provided with a groove 23.
  • the platform 20 can also include a projecting impedance matching element 24. As illustrated in Figure 5a, this projecting element can extend in the main direction 100 from the platform 20, the platform can thus serve as a support of the protruding element during additive manufacturing.
  • the orthomode transducer 1 is typically used in the power supply chain of a radio frequency antenna further comprising an antenna horn connected to the input port 11.
  • a radio frequency antenna further comprising an antenna horn connected to the input port 11.
  • Such an antenna also generally includes low pass filters 30 connected to the side ports (12,13,14,15).
  • FIG 7 illustrates in section an embodiment in which each side port is connected to a low-pass filter 30, for example a low-pass filter serrated on a side wall.
  • Each of the low-pass filters extends along the main direction 100.
  • the filters are advantageously symmetrical along the two planes of symmetry mentioned above, that is to say along a plane comprising the main direction 100 as well as the first and the second transverse axis (120,130), and according to another plane comprising the main direction 100 as well as the third and the fourth transverse axes (140,150).
  • the orthomode transducer and low-pass filter assembly thus maintains a double planar symmetry.
  • Figure 8 illustrates an embodiment in which the low-pass filters 30 connected to the side ports have two crenellated internal walls. These filters 30 also extend in the main direction 100. Again, double symmetry of the orthomode transducer and low-pass filter assembly can be obtained.
  • the two pairs of low-pass filters corresponding to the first and the second polarization can then be recombined using two single-band combiners.
  • the output port can also be connected to a single-band orthomode transducer.
  • the single-band combiners and the single-band orthomode transducer are also arranged so as to preserve the double symmetry of the power supply chain.

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un transducteur orthomode (1) à six ports réalisé par fabrication additive, et comprenant un port d'entrée (10) à double polarisation; un port de sortie (11) à double polarisation; le port d'entrée et le port de sortie définissant une direction principale (100) correspondant à la direction de propagation d'un signal entre le port d'entrée (10) et le port de sortie (11); un premier port latéral (12) à polarisation simple s'étendant selon un premier axe transverse (120) à la direction principale (100); un deuxième port latéral (13) à polarisation simple en regard du premier port latéral (12) et s'étendant selon un deuxième axe transverse (130) à la direction principale (100); un troisième port latéral (14) à polarisation simple s'étendant selon un troisième axe transverse (140) à la direction principale (100); un quatrième port latéral (15) à polarisation simple en regard du troisième port latéral (14) et s'étendant selon un quatrième axe transverse (150) à la direction principale (100); lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième axes transverses formant chacun un angle avec la direction principale (100) compris entre 15° et 75°, le transducteur orthomode à six ports étant caractérisé par un filtre passe-haut disposé entre les ports latéraux et le port de sortie, ledit filtre passe-haut comprenant au moins deux fentes de filtrages (21). La présente invention concerne également une antenne émission/réception comprenant un tel transducteur orthomode et une pluralité de filtres passe-bas.

Description

Jonction orthomode à six ports
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un transducteur orthomode à six ports adapté pour la fabrication additive.
Etat de la technique
[0002] Dans le domaine des transmissions radiofréquence, les antennes à double polarisation sont des antennes capables d'émettre ainsi que de recevoir des ondes électromagnétiques selon deux polarisations orthogonales. Ces antennes sont généralement constituées d'un élément radiant (typiquement de type cornet) et d'une chaîne d'alimentation. Cette chaîne d'alimentation doit en particulier permettre une discrimination des deux polarisations orthogonales de sorte à pouvoir combiner (en émission), respectivement séparer en réception, les deux signaux. Cette discrimination peut être réalisée par l'intermédiaire d' un transducteur orthomode d'acronyme anglais « OMT ») à double polarisation tel qu'une jonction « turnstile » possédant un port d'entrée connecté au cornet et deux paires de ports latéraux placés l'un en face de l'autre, chaque paire permettant d'isoler l'une des polarisations.
[0003] Lorsqu'une telle antenne est de surcroît bibande, c'est-à-dire capable d'opérer sur deux plages de fréquences, la chaîne d'alimentation doit aussi être capable de discriminer les plages de fréquences respectives. Cette discrimination est usuellement opérée par l'intermédiaire de filtres passe-bande disposés dans la chaîne d'alimentation.
[0004] Bien que les opérations de séparation/combinaison de chaque polarisation d'une part et de filtrage des fréquences d'autre part soient bien distinctes, certains transducteurs orthomodes connus dans l'art antérieur permettent de combiner la discrimination des polarisations et des fréquences en un seul dispositif. De tels dispositifs comportent en général six ports en tout, dont un port d'entrée et un port de sortie généralement à double polarisation et disposés de façon coaxiale, ainsi que quatre ports latéraux, généralement à polarisation simple. La discrimination des polarisations est effectuée au niveau des ports latéraux alors que la discrimination des bandes de fréquences peut être réalisée par exemple à l'aide d'un filtre passe-haut connecté au port de sortie et de filtres passe- bas connectés aux ports latéraux.
[0005] Cependant, le récent essor de la fabrication additive dans le domaine des transmissions radiofréquences a vu augmenter le besoin d'améliorer les designs de telles antennes afin qu'elles puissent être réalisées par fabrication additive. En particulier, les antennes à double polarisation, et les transducteurs orthomodes de façon générale, possèdent des sections relativement importantes en porte-à-faux, telles que des guides d'ondes latéraux ou certaines parties des filtres passe-bande, rendant impossible une fabrication additive efficace et bon marché. En effet, les zones en porte-à-faux nécessitent d'être supportées pendant la fabrication, et les supports doivent ensuite être supprimés à la main, ce qui engendre des pertes tant au niveau du temps que des coûts.
[0006] Le document US2013/0342282 A1 décrit un transducteur orthomode à six ports dans lequel deux paires de ports latéraux à section rectangulaire permettent de discriminer les deux polarisations orthogonales d'une onde se propageant dans un guide d'onde principal. Les quatre port latéraux s'étendent radialement par rapport à la direction de propagation principale du signal dans le guide principal, c'est-à-dire perpendiculairement à cette direction de propagation principale. Un filtre passe-bas est connecté à un port du transducteur orthomode dont la direction est parallèle à la direction de propagation principale, tandis que quatre filtres passe-haut sont connectés aux quatre port latéraux. Dans ce dispositif, les quatre ports latéraux ainsi qu'un filtre passe-bas tel que décrit ne sont pas adaptés à une fabrication additive pour les raisons mentionnées plus haut. [0007] Le document G. Addamo et al., "3D Printing of a Monolithic K/Ka-Band Dual-Circular Polarization Antenna-Feeding Network," in IEEE Access, vol. 9, pp. 88243-88255, 2021 décrit un transducteur orthomode à six ports adapté pour la fabrication additive. La discrimination des fréquences est opérée d'une part par un filtre virtuel consistant en un rétrécissement progressif du diamètre interne du guide d'onde principal et d'autre part par des filtres passe-bas connectés aux ports latéraux. Les ports latéraux sont orientés de sorte que deux paires de ports latéraux forment avec le port d'entrée, c'est-à-dire le port destiné à être connecté au cornet de l'antenne, un diviseur dans le plan H. En d'autres termes, le plus long des côtés de l'ouverture des ports latéraux est aligné avec la direction de propagation.
Bref résumé de l'invention
[0008] Un but de la présente invention est de proposer un transducteur orthomode à six ports exempt des limitations de ceux connus dans l'art antérieur.
[0009] Un autre but de l'invention est de proposer un transducteur orthomode à six ports adapté pour la fabrication additive.
[0010] Un autre but de l'invention est de proposer un transducteur orthomode à six ports permettant de discriminer deux bandes de fréquences.
[0011] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un transducteur orthomode à six ports réalisé par fabrication additive, et comprenant un port d'entrée à double polarisation ; un port de sortie à double polarisation ; le port d'entrée et le port de sortie définissant une direction principale correspondant à la direction de propagation d'un signal entre le port d'entrée et le port de sortie ; un premier port latéral à polarisation simple s'étendant selon un premier axe transverse à la direction principale ; un deuxième port latéral à polarisation simple en regard du premier port latéral et s'étendant selon un deuxième axe transverse à la direction principale ; un troisième port latéral à polarisation simple s'étendant selon un troisième axe transverse à la direction principale ; un quatrième port latéral à polarisation simple en regard du troisième port latéral et s'étendant selon un quatrième axe transverse à la direction principale ; lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième axes transverses formant chacun un angle avec la direction principale compris entre 15° et 75°, le transducteur orthomode à six ports étant caractérisé par un filtre passe-haut disposé entre les ports latéraux et le port de sortie, ledit filtre passe-haut comprenant au moins deux fentes de filtrages.
[0012] Le transducteur orthomode peut être caractérisé en ce que ledit filtre passe-haut comprend une plateforme s'étendant radialement depuis la direction principale, les au moins deux fentes de filtrages étant disposées sur ladite plateforme.
[0013] La plateforme peut comprendre au moins une arche de soutien s'étendant radialement depuis la direction principale.
[0014] Afin de faciliter sa fabrication additive, la au moins une arche de soutien peut posséder au moins une face en porte-à-faux formant un angle avec la direction principale compris entre 15° et 75°.
[0015] Le transducteur orthomode peut être caractérisé en ce qu'une plus petite dimension de chacun des quatre ports latéraux est parallèle à la direction principale. [0016] Le port de sortie peut comprendre au moins une strie disposée sur une paroi interne du port de sortie.
[0017] La plateforme peut comprendre un élément saillant d'adaptation d'impédance s'étendant selon la direction principale.
[0018] Un diamètre du port d'entrée peut être supérieur à un diamètre du port de sortie.
[0019] Le transducteur orthomode peut être caractérisé par une double symétrie selon deux plans orthogonaux entre eux, chacun des deux plans orthogonaux comprenant la direction principale.
[0020] Les buts mentionnés plus hauts sont aussi atteint au moyen d'une antenne pour l'émission et/ou la réception de signaux à double polarisation comprenant un transducteur orthomode tel que décrit plus haut et comprenant quatre filtres passe-bas, chaque port latéral étant connecté à un parmi les quatre filtres passe-bas.
[0021] Chacun des quatre filtres passe-bas peut comprendre au moins une face interne pourvue de créneaux.
[0022] L'antenne peut être caractérisée par une double symétrie selon deux plans orthogonaux entre eux, chacun des deux plans orthogonaux comprenant la direction principale.
Brève description des figures
[0023] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : [0024] La figure 1 illustre une vue de trois-quarts d'un transducteur orthomode à six ports.
[0025] La figure 2 illustre une coupe longitudinale d'un transducteur orthomode à six ports.
[0026] La figure 3 illustre une coupe longitudinale d'un transducteur orthomode à six ports.
[0027] La figure 4 illustre une vue de dessus d'un transducteur orthomode à six ports comprenant une plateforme de filtrage.
[0028] La figure 5a illustre une plateforme de filtrage adaptée pour la fabrication additive.
[0029] La figure 5b illustre une vue de dessus d'une plateforme de filtrage adaptée pour la fabrication additive.
[0030] La figure 6 illustre une coupe longitudinale d'une plateforme de filtrage adaptée pour la fabrication additive.
[0031] La figure 7 illustre une coupe latérale d'un diplexeur à double polarisation comprenant une transducteur orthomode à six ports et des filtres latéraux crénelés sur une face.
[0032] La figure 8 illustre une coupe latérale d'un diplexeur à double polarisation comprenant une transducteur orthomode à six ports et des filtres latéraux crénelés sur deux faces. Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention
[0033] La figure 1 illustre un transducteur orthomode 1 selon l'invention comprenant un port d'entrée 10 et un port de sortie 11 à double polarisation déterminant une direction principale 100 correspondant à la direction de propagation d'un signal entre le port d'entrée et le port de sortie. Quatre ports latéraux (12,13,14,15) sont connectés au transducteur orthomode selon quatre axes transverses à la direction principale.
[0034] Au cours de la présente description, il sera admis que le transducteur orthomode de la présente invention est orienté de la manière suivante : la direction principale de propagation entre le port d'entrée 10 et le port de sortie correspond à la direction z qui coïncide avec la direction d'impression 3D. Les directions x et y se trouvent dans un plan orthogonal à la direction z et correspondent aux directions orthogonales des polarisations.
[0035] Le port d'entrée 10 consiste en un guide d'ondes standard dont la section peut être circulaire, rectangulaire de sorte à recevoir/émettre des signaux à polarisation circulaire, elliptique ou linéaire. De manière générale, la section du port d'entrée peut être n'importe quelle forme géométrique jugée adaptée par l'homme de métier, ceci incluant par exemple des sections pentagonales, hexagonale, polygonale à plus six côtés, mais aussi des combinaisons de sections de polygones avec des côtés incurvés. Dans une utilisation dans une antenne à double polarisation, le port d'entrée 10 est typiquement connecté à un guide d'ondes ou directement à un élément radiant tel qu'un cornet. Le port de sortie 11 est, quant à lui, disposé coaxialement au port d'entrée 10 et est également à double polarisation. De manière similaire, le port de sortie 11 est un guide d'ondes dont la section peut être n'importe quelle forme géométrique jugée adaptée par l'homme de métier, ceci incluant par exemple des sections pentagonales, hexagonale, polygonale à plus six côtés, mais aussi des combinaisons de sections de polygones avec des côtés incurvés. [0036] Entre les ports d'entrée 10 et de sortie 11, le premier port latéral 12 s'étend selon un premier axe 120 transverse à la direction principale 100 et fait face au deuxième port latéral 13 qui s'étend selon un deuxième axe 130 également transverse à la direction principale 100. Les premier et deuxième ports permettent la séparation/combinaison des signaux selon une première polarisation P1. Le troisième port latéral 14 s'étend selon un troisième axe 140 transverse à la direction principale 100 et face au quatrième port latéral 15 qui s'étend selon un quatrième axe 150 transverse à la direction principale 100. Les troisième et quatrième ports permettent la séparation/combinaison des signaux selon une seconde polarisation P2. Chacun des quatre ports latéraux est ainsi à polarisation simple.
[0037] Dans un mode de réalisation illustrée sur la figure 1 les ports latéraux (12,13,14,15) sont de section rectangulaire avec le plus petit côté des sections rectangulaires aligné avec la direction principale 100, de sorte que la combinaison du port d'entrée 10 avec une paire de ports latéraux opposés (c'est-à-dire correspondant à une même polarisation) forme un diviseur/combineur selon le plan E. La direction du champ électrique d'une onde propagée dans les deux ports latéraux correspondants à la même polarisation est donc opposée.
[0038] Comme illustré sur la figure 3, chacun des premier, deuxième, troisième et quatrième axe (120,130,140,150) forme un angle avec la direction principale 100 compris entre 15° et 75°, préférentiellement entre 35° et 55°. Cette inclinaison par rapport à la direction z rend possible la fabrication additive des ports latéraux. En effet, l'axe z coïncide généralement avec la direction d'impression 3D, ainsi, l'inclinaison des ports latéraux par rapport à cette direction permet de réduire les contraintes physique exercées par la force de gravité sur ces ports latéraux et donc permet de réduire, voire supprimer le besoin en supports lors de la fabrication. L'inclinaison des ports latéraux peut aussi permettre d'augmenter la compacité du transducteur orthomode en limitant son volume extérieur. [0039] Dans un mode de réalisation illustré sur la figure 4, la disposition des ports latéraux (12,13,14,15) ainsi que les sections des ports d'entrée 10 et de sortie 11 sont tels que l'ensemble du transducteur orthomode 1 selon l'invention possède une double symétrie planaire selon deux plans orthogonaux entre eux, l'un de ces deux plans de symétrie comprenant le premier et le deuxième axe (120,130) ainsi que la direction principale 100 et l'autre de ces plans de symétrie comprenant le troisième et le quatrième axe (140,150) ainsi que la direction principale 100.
[0040] Le transducteur orthomode 1 de la présente invention est pourvu d'un filtre passe-haut disposé entre les ports latéraux et le port de sortie 11. Ce filtre passe-haut comprend au moins deux fentes de filtrage 21 permettant de rejeter les basses fréquences de sorte à ce que seules les hautes fréquences puissent transiter par le port de sortie 11.
[0041] Dans le contexte de la présente invention, les termes « haute fréquence » et « basse fréquence » peuvent correspondre à différentes plages de valeurs en fonction du mode de réalisation de l'invention. En effet, la présente invention peut être implémentée dans différents dispositifs destinés à diverses bandes de fréquences en fonction de leurs applications. A titre d'exemples, la présente invention peut être typiquement utilisée dans des dispositifs destinés aux bandes X, Ku, Ka, QV, Ku/ka, et/ou Ka/QV.
[0042] En bande X, les basses fréquences sont typiquement comprises entre 7.25GHz et 7.75GHz et les hautes fréquences entre 7.9GHz et 8.4GHz.
[0043] En bande Ku, les basses fréquences sont typiquement comprises entre 10.7GHz 12.75GHz et les hautes fréquences entre 13.25GHz et 4.5GHz, ou des sous-portions de ces bandes particulières.
[0044] En bande Ka, les basses fréquences sont typiquement comprises entre 17.3GHz et 21.2GHz et les hautes fréquences entre 27GHz et 31GHz, ou des sous-portions de ces bandes particulières. [0045] En bande QV, les basses fréquences sont typiquement comprises entre 37.5GHz et 42.5 GHz et les hautes fréquences entre 42.5GHz et 52.5GHz, ou des sous-portions de ces bandes particulières.
[0046] En bande Ku/Ka, les basses fréquences sont typiquement comprises entre 10.7GHz et 12.75GHz et les hautes fréquences entre 13.25GHz et 21GHz, ou des sous-portions de ces bandes particulières ; alternativement, ou complémentairement, les basses fréquences sont typiquement comprises entre 13.25GHz et 21.2GHz et les hautes fréquences entre 13.25GHz et 21.2GHz et les hautes fréquences entre 27GHz et 31GHz ou des sous-portions de ces bandes particulières.
[0047] En bande Ka/QV, les basses fréquences sont typiquement comprises entre 27GHz et 42.5GHz et les hautes fréquences entre 42.5GHz et 52.5GHz, ou des sous-portions de ces bandes particulières.
[0048] Dans un mode de réalisation le port de sortie 11 possède une section d'un diamètre inférieure au diamètre de la section du port d'entrée 10 de sorte qu'une partie de la bande de fréquence du port d'entrée correspond à la région en dessous de la fréquence de coupure du port de sortie. Cette réduction du diamètre permet donc un filtrage complémentaire « virtuel » à celui du filtre passe-haut.
[0049] Les basses-fréquences sont quant à elles propagées dans les ports latéraux (12,13,14,15) qui peuvent être eux-mêmes connectés à des filtres passe-bas afin de rejeter les hautes fréquences.
[0050] Dans un mode de réalisation préférentiel, le filtre passe-haut comprend une plateforme 20 dans laquelle sont ménagées les fentes de filtrage 21. La plateforme 20 s'étend radialement autour de la direction principale. Cette plateforme est illustrée sur la figure 3 et comprend une surface supérieure faisant face au port d'entrée 10 et une surface inférieure faisant face au port de sortie 11. De manière préférentielle, la surface supérieure de la plateforme est perpendiculaire à la direction principale 100.
[0051] Les fentes de filtrages 21 peuvent être formées par la plateforme 20 d'une part et des parois internes du port de sortie 11 d'autre part. Alternativement ou complémentairement, les fentes de filtrages 21 peuvent être formées entièrement par la plateforme 20 dans le sens où chaque côté des fentes est formé par une section de la plateforme.
[0052] Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, quatre fentes de filtrage 21 triangulaires sont formées par la plateforme 20 d'une part et les parois internes 110 du port de sortie 11. La plateforme comprend quatre bras s'étendant de la direction principale 100 vers les parois internes 110 du port de sortie 11.
[0053] La plateforme 20 peut comporter au moins une arche de soutien 22 de sorte à renforcer la stabilité de la plateforme durant la fabrication additive et/ou durant l'utilisation du transducteur orthomode. Comme illustré sur la figure 5a, la plateforme 20 peut comporter plusieurs arches de soutien 22 se rejoignant au centre de la plateforme au niveau de la direction principale.
[0054] Afin de faciliter la fabrication additive de la plateforme 20 et des arches de soutien 22, les faces en porte-à-faux 220 des arches de soutien par rapport à la direction z forment un angle REF avec l'axe (z) avantageusement compris entre 15° et 75°, préférentiellement compris entre 35° et 55°. La figure 6 illustre une vue en coupe de la plateforme dans laquelle deux arches de soutien 220 forment un angle p avec la direction principale 100. Comme pour les ports latéraux, l'inclinaison optimale en termes de fabrication additive se situe autour de 45°. Cependant pour des raisons liées par exemple à la géométrie intérieure du transducteur orthomode, des inclinaisons des faces en porte-à-faux comprises entre 15° et 75° peuvent également être pertinentes. [0055] Dans un mode de réalisation, des stries 23 parallèles à la direction principale peuvent être disposées sur la surface interne du port de sortie 11. Ces stries permettent par exemple d'augmenter la largeur de la bande de fréquence et/ou d'adapter l'impédance du port de sortie 11. Comme illustré sur la figure 4, les fentes de couplage du filtre passe-haut peuvent diviser le port de sortie en une pluralité de guides d'ondes sur une paroi interne desquels une strie 23 peut être disposée. La plateforme 20 peut par exemple diviser le port de sortie 11 en quatre guides d'ondes de sections triangulaires, un côté de chaque section correspondant au côté déterminé par une paroi interne 110 du port de sortie étant muni d'une strie 23.
[0056] La plateforme 20 peut également comprendre un élément saillant d'adaptation d'impédance 24. Comme illustré sur la figure 5a, cet élément saillant peut s'étendre selon la direction principale 100 depuis la plateforme 20, la plateforme pouvant ainsi servir de support de l'élément saillant lors de la fabrication additive.
[0057] Le transducteur orthomode 1 est typiquement utilisé dans la chaîne d'alimentation d'une antenne radiofréquence comprenant en outre un cornet d'antenne connecté au port d'entrée 11. Une telle antenne comprend aussi généralement des filtres passe-bas 30 connectés aux ports latéraux (12,13,14,15).
[0058] La figure 7 illustre en coupe un mode de réalisation dans lequel chaque port latéral est connecté à un filtre passe-bas 30, par exemple un filtre passe-bas crénelé sur une paroi latérale. Chacun des filtres passe-bas s'étend selon la direction principale 100. Les filtres sont avantageusement symétriques selon les deux plans de symétrie mentionnés plus haut, c'est-à- dire selon un plan comprenant la direction principale 100 ainsi que le premier et le deuxième axe transverse (120,130), et selon un autre plan comprenant la direction principale 100 ainsi que le troisième et le quatrième axe transverse (140,150). L'ensemble transducteur orthomode et filtres passe-bas conserve ainsi une double symétrie planaire. [0059] La figure 8 illustre un mode de réalisation dans lequel les filtres passe-bas 30 connectés aux ports latéraux possède deux parois internes crénelées. Ces filtres 30 s'étendent également selon la direction principale 100. A nouveau, une double-symétrie de l'ensemble transducteur orthomode et filtres passe-bas peut être obtenue.
[0060] Dans une chaîne d'alimentation comprenant un transducteur orthomode selon la présente invention ainsi que des filtres passe-bas tels que décrits plus haut, les deux paires de filtres passe-bas correspondant à la première et à la seconde polarisation peuvent être ensuite recombinées grâce à deux combineurs monobande. Dans une telle chaîne d'alimentation, le port de sortie peut également être connecté à un transducteur orthomode monobande. Avantageusement, les combineurs monobandes et le transducteur orthomode monobande sont également disposés de sorte à préserver la double symétrie de la chaîne d'alimentation.
Numéros de référence employés sur les figures
Transducteur orthomode
Port d'entrée
Direction principale
Port de sortie
Paroi interne du port de sortie
Premier port latéral
Deuxième port latéral
Troisième port latéral
Quatrième port latéral Premier axe transverse
Deuxième axe transverse
Troisième axe transverse
Quatrième axe transverse
Plateforme
Fente de filtrage
Arche de soutien
Face en porte-à-faux
Strie
Elément saillant d'adaptation d'impédance
Filtre passe-bas

Claims

Revendications
1. Un transducteur orthomode (1) à six ports réalisé par fabrication additive, et comprenant un port d'entrée (10) à double polarisation ; un port de sortie (11) à double polarisation ; le port d'entrée et le port de sortie définissant une direction principale (100) correspondant à la direction de propagation d'un signal entre le port d'entrée (10) et le port de sortie (11) ; un premier port latéral (12) à polarisation simple s'étendant selon un premier axe transverse (120) à la direction principale (100) ; un deuxième port latéral (13) à polarisation simple en regard du premier port latéral (12) et s'étendant selon un deuxième axe transverse (130) à la direction principale (100) ; un troisième port latéral (14) à polarisation simple s'étendant selon un troisième axe transverse (140) à la direction principale (100) ; un quatrième port latéral (15) à polarisation simple en regard du troisième port latéral (14) et s'étendant selon un quatrième axe transverse (150) à la direction principale (100) ; lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième axes transverses formant chacun un angle avec la direction principale (100) compris entre 15° et 75°, le transducteur orthomode à six ports étant caractérisé par un filtre passe-haut disposé entre les ports latéraux et le port de sortie, ledit filtre passe-haut comprenant au moins deux fentes de filtrages (21).
2. Transducteur orthomode (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filtre passe-haut comprend une plateforme (20) s'étendant radialement depuis la direction principale (100), les au moins deux fentes de filtrages (21) étant disposées sur ladite plateforme.
3. Transducteur orthomode (1) selon la revendication 2, ladite plateforme (20) comprenant au moins une arche de soutien (22) s'étendant radialement depuis la direction principale (100).
4. Transducteur orthomode (1) selon la revendication 3, la au moins une arche de soutien (22) possédant au moins une face en porte-à-faux (220) formant un angle (p) avec la direction principale (100) compris entre 15° et 75°.
5. Transducteur orthomode (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une plus petite dimension de chacun des quatre ports latéraux (12,13,14,15) est parallèle à la direction principale (100).
6. Transducteur orthomode (1) selon l'une des revendications précédentes, le port de sortie (11) comprenant au moins une strie (23) disposée sur une paroi interne (110) du port de sortie .
7. Transducteur orthomode (1) selon l'une des revendications 2 à 6 si elle dépend de la revendication 2, la plateforme (20) comprenant un élément saillant d'adaptation d'impédance (24).
8. Transducteur orthomode (1) selon l'une des revendications précédentes, un diamètre du port d'entrée (10) étant supérieur à un diamètre du port de sortie (11).
9. Transducteur orthomode (1) selon l'une des revendications précédentes étant caractérisé par une double symétrie selon deux plans orthogonaux entre eux, chacun des deux plans orthogonaux comprenant la direction principale (100).
10. Antenne pour l'émission et/ou la réception de signaux à double polarisation comprenant un transducteur orthomode (1) selon l'une des revendications précédentes et comprenant quatre filtres passe-bas (30), chaque port latéral (12,13,14,15) étant connecté à un parmi les quatre filtres passe-bas (30).
11. Antenne selon la revendication 10, chacun des quatre filtres passe- bas (30) comprenant au moins une face interne pourvue de créneaux.
12. Antenne selon l'une des revendications 10 à 11 étant caractérisée par une double symétrie selon deux plans orthogonaux entre eux, chacun des deux plans orthogonaux comprenant la direction principale (100).
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