Une antenne à guide d’ondes fait rayonner le champ guidé par une ouverture ou des fentes. Il faut concevoir l’emplacement du rayonnement, son diagramme et sa polarisation. Les exemples courants sont le guide ouvert, le cornet et le réseau de fentes sur guide.
Transmission guidée et rayonnement
Un guide fermé transporte l’énergie entre des appareils et l’antenne. Une section droite fermée n’est normalement pas conçue pour rayonner fortement vers l’extérieur. L’ouverture, l’évasement ou des fentes prévues à cet effet créent la fonction rayonnante.
Le guide n’est pas toujours supérieur au coaxial dès 1 GHz, et toutes ses antennes ne dépassent pas 20 dBi. Bande, pertes, gain et puissance dépendent des dimensions, du mode, des matériaux et de l’alimentation.
Le mode détermine le champ à l’ouverture
Dans un guide rectangulaire rempli d’air avec largeur a supérieure à hauteur b, TE10 est habituellement le mode dominant. Si z désigne l’axe de propagation, TE signifie Ez = 0, pas absence de champ électrique.
La coupure TE10 vaut fc = c/(2a). Avec a = 22,86 mm pour WR-90, elle est d’environ 6,56 GHz. La bande usuelle 8,2–12,4 GHz est une information différente du seuil de coupure.
À l’extrémité ouverte, une partie de l’énergie rayonne et une partie peut se réfléchir. L’adaptation et la distribution de champ à l’ouverture influencent la performance réelle.
Trois structures à distinguer
| Structure | Principe | Points importants |
|---|---|---|
| Guide ouvert | Rayonnement par l’extrémité. | Réflexion, champ d’ouverture et polarisation. |
| Cornet | Élargissement progressif vers une ouverture. | Dimensions, phase, gain et faisceau. |
| Réseau de fentes | Plusieurs ouvertures dans la paroi. | Couplage, phase, espacements et lobes. |
Le cornet ne se résume pas à une grande bouche : sa longueur et son évasement influencent l’erreur de phase. Une ouverture plus grande sur un cornet trop court ne garantit pas le gain proportionnel attendu.
Pour les fentes, longueur, orientation, décalage, interactions et terminaison fixent les couplages. Le nombre de trous ne suffit pas. La longueur d’onde guidée diffère de celle du vide ; un espacement ne se déduit pas toujours d’une simple demi-longueur d’onde libre.
Gain, ouverture et couverture
Une approximation d’ouverture est G ≈ 4πηA/λ². Avec 10 GHz, A = 0,10 × 0,08 m² et η = 0,60, le résultat est environ 18,3 dBi. Les dimensions et l’efficacité sont des hypothèses de calcul, pas une mesure produit.
Examinez largeur de lobe principal, lobes secondaires, polarisation croisée et variations dans la bande. Le faisceau le plus étroit n’est pas nécessairement adapté à un service devant couvrir de nombreux angles.
Raccordement au transmetteur ou au récepteur
- Vérifier taille, mode et bande du guide.
- Inclure pertes et adaptation d’un éventuel convertisseur coaxial.
- Monter brides, positionnement et joints selon le modèle.
- Mesurer réflexion et transmission aux plans définis.
- Contrôler séparément gain, diagramme et polarisation.
Un bon S11 confirme une adaptation au port, pas la quantité de rayonnement dans la direction utile. Radôme, support et métal proche peuvent modifier la performance après installation.
Puissance et validation
Spécifiez puissance continue ou moyenne, crête, impulsions, pression, température et refroidissement. Les transitions ou fenêtres peuvent limiter le système avant le guide droit.
Le VNA à faible niveau ne démontre pas la tenue à la puissance maximale. Une mesure radiée requiert un site et une distance adaptés, ou une méthode de champ proche avec correction et transformation.
Les relations de modes et longueurs d’onde et l’ouverture effective donnent les bases. Les composants standards Dolph Microwave doivent être comparés avec les interfaces et conditions du trajet complet.
