Dans un cornet à lentille, la lentille modifie la longueur électrique du trajet sur l’ouverture pour obtenir le front de phase voulu. En bande W, généralement 75–110 GHz, les propriétés mesurées du matériau, le profil et le montage sont essentiels. Une lentille ne garantit ni un faisceau 50% plus étroit ni une stabilité de PIRE commune à tous les satellites.
Phase sur l’ouverture
Dans un cornet court, la phase peut varier sensiblement entre centre et bord. Une lentille diélectrique ajoute un retard spatialement variable et peut réduire l’erreur par rapport au front souhaité.
Dans une approximation simple, remplacer l’air par une épaisseur t de matériau ajoute une phase k0(n−1)t. Pour un matériau non magnétique à faibles pertes, n ≈ √εr. Ce n’est pas un modèle complet de réflexion et de diffraction.
Un front plan pour le champ lointain et un front convergent pour un foyer proche sont des objectifs différents. Fixez distance et taille de la tache avant de choisir le profil.
Interpréter λ/50 à 94 GHz
La longueur d’onde libre à 94 GHz est environ 3,189 mm. Une erreur de chemin optique λ/50 vaut environ 63,8 µm et correspond à 7,2° de phase.
Ce n’est pas automatiquement une tolérance mécanique d’épaisseur. Avec εr = 2,1 pris uniquement comme hypothèse de calcul, n−1 ≈ 0,449. Une erreur d’épaisseur de 0,10 mm ajoute environ 44,9 µm de trajet et 5,1° dans cette approximation.
La permittivité et les pertes du lot de PTFE ou d’un autre matériau doivent correspondre à la fréquence et à la température. Profil, position, propriétés et champ du cornet contribuent au budget d’erreur.
Lentilles diélectriques et métalliques
La lentille diélectrique agit par géométrie et propriétés du matériau. Réflexions aux surfaces et absorption peuvent réduire le bénéfice.
Les structures métalliques à effet de lentille utilisent des éléments guidants ou périodiques, avec leur propre dispersion, polarisation et pertes. Les comparer au PTFE par la seule masse d’un volume de matériau est insuffisant.
Une lentille de Rotman est un réseau multiport de formation de faisceaux, différent d’une pièce transparente placée devant un seul cornet. Identifiez d’abord l’architecture.
L’angle de Brewster n’est pas un angle de montage universel
À l’interface idéale de deux diélectriques non magnétiques sans pertes, tan θB = n2/n1 pour la polarisation p. De l’air vers un matériau avec εr = 2,1, cela donne environ 55,4°, et non 68,5° universellement.
Une lentille réelle possède des surfaces courbes, différents angles d’incidence et des composantes de champ. La condition d’une interface plane ne supprime pas toutes les réflexions de l’antenne complète.
Faisceau et gain
Pour une antenne à ouverture, G ≈ 4πηA/λ². À surface identique, une meilleure phase peut améliorer l’utilisation de l’ouverture, mais les dimensions finies continuent de limiter la directivité.
Mesurez la largeur à −3 dB dans les deux plans principaux et les lobes hors axe. Une réduction de largeur de 50% demande des fréquences, ouvertures, définitions et conditions identiques pour être interprétable.
L’absorption de la lentille peut diminuer le gain réalisé même si le diagramme calculé est plus étroit. Séparez directivité, gain et gain incluant le désaccord.
Température et maintien mécanique
La température modifie géométrie, permittivité, pertes et distance au cornet. Le support doit conserver la position sans contraintes inadmissibles. Jeu, colle et protection font partie du modèle.
Évaluez la dérive à partir des propriétés en température plutôt qu’un coefficient unique pour tout matériau. La rugosité Ra ne définit pas la précision de phase du profil entier. Un actionneur de mise au point optique n’est pas automatiquement adapté à cet ensemble RF.
Vérifier l’ensemble en bande W
- Définir bande, polarisation et faisceau lointain ou foyer proche.
- Caractériser matériau et géométrie.
- Modéliser cornet, lentille et support ensemble.
- Mesurer réflexion, gain, diagramme et phase.
- Répéter montage et conditions thermiques.
Transitions et instruments doivent couvrir le domaine utile. 94 GHz correspondent à 0,094 THz; une mesure à cette fréquence ne démontre pas un fonctionnement à 1 THz.
Les bases sont décrites dans la théorie du cornet et la distinction du réseau dans la présentation de la lentille de Rotman. Les calculs sont illustratifs et ne remplacent pas les mesures du produit choisi.
