Titre : Ensemble de connexion d’au moins une piste d’un circuit imprimé à un guide d’ondes en plastique

La présente invention revendique la priorité de la demande française 2204232 déposée le 04.05.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. La présente invention appartient au domaine des liaisons radioélectriques par guide d’ondes électromagnétiques, en particulier de guides en plastique.

Elle est particulièrement avantageuse dans le cas de transmissions de fréquences comprises entre 10 GHz et 10 THz avec des débits de transmission/réception élevés.

Il est préférable de transmettre et/ou de recevoir plusieurs signaux via un même guide d’ondes électromagnétiques, notamment afin de réaliser de tels débits sans induire d’encombrement trop important qui serait lié à une multiplication des guides d’ondes.

Une solution est décrite dans le document « A 12.5+12.5 Gb/s Full-Duplex Plastic Waveguide Interconnect », de Satoshi Fukuda et Al, IEEE Journal of Solide-State Circuits, Vol.46, 12, décembre 2011. Cette solution propose d’utiliser un guide plastique pour établir une communication bidirectionnelle. A cet effet, deux fréquences distinctes sont prévues pour la réception et pour la transmission de signaux.

Toutefois, une telle solution ne permet pas d’utiliser une seule bande de fréquences pour réaliser la communication bidirectionnelle.

Il est connu d’utiliser des guides d’ondes électromagnétiques en plastique capables de transporter deux signaux de polarisations orthogonales. Les deux signaux peuvent être transmis par la même entité, ou reçus par la même entité, ou l’un des signaux peut être transmis par une entité tandis que l’autre signal est reçu par cette même entité. Les deux signaux peuvent alors être dans la même bande de fréquences.

A titre d’exemple, la demande de brevet internationale publiée sous le numéro WO2017/191409 A1 propose un guide plastique en forme de croix, permettant de découpler les deux signaux de polarisations orthogonales qu’il transporte. Toutefois, ce document ne décrit nullement comment raccorder un tel guide en plastique à un terminal, notamment lorsque le terminal comprend des composants de petites tailles et que le guide en plastique doit être raccordé à un circuit imprimé.

Il est connu d’utiliser un transducteur orthomode pour réaliser le routage de signaux de polarisations orthogonales entre un guide d’ondes électromagnétiques et un terminal, afin de permettre au terminal de traiter séparément les signaux reçus/envoyés.

A cet effet, un transducteur orthomode comprend un port commun pour propager les signaux dans un guide d’ondes et deux accès pour recevoir/envoyer les signaux au niveau du terminal.

Dans le cas d’une transmission bidirectionnelle, le transducteur orthomode réalise le routage du signal aller arrivant depuis l’un de ses deux accès vers une des polarisations de son port commun. De même, il réalise le routage du signal retour vers l’autre de ses deux accès via l’autre des deux polarisations de son port commun.

Un tel transducteur orthomode couplé à un guide d’ondes métallique est présenté dans le document « Classification of Ortho-Mode Tranducers », Anton Boifot, Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, Volume 2, Issue 5, Septembre 1991, pages 503-510.

Toutefois, un tel transducteur présente une structure complexe à fabriquer, et n’est pas adapté à être connecté à des pistes d’un circuit imprimé.

Une structure moins complexe de transducteur orthomode est présentée dans le document « New Compact OMT based on a Septum Solution », P. Sarasa et Al, Proceedings of the 5th European Conference on Antennas and Propagation, 11 avril 2011. Dans cette solution, l’opération de routage est réalisée par une lame de métal appelée Septum, et le transducteur est appelé septum orthomode.

Toutefois, un tel transducteur septum orthomode est utilisé en association avec un guide d’ondes métallique rectangulaire, et ne permet aucunement un couplage avec un guide d’ondes électromagnétiques en plastique. De plus, bien que plus simple de fabrication, ce transducteur septum orthomode ne permet pas un couplage avec un circuit imprimé.

Une dernière solution prévoit d’intégrer un transducteur septum orthomode dans un circuit imprimé. Cette solution est décrite dans le document « A Compact Substrate Integrated Waveguide Notched-Septum Polarizer for 5G Mobile Devices », K. Al-amoodi et Al, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, VOL. 19, No 12, Décembre 2020.

Il est réalisé avec une technologie appelée guide d’ondes intégré au substrat, ou SIW, pour « Substrate Integrated Waveguide » en anglais. Un substrat multicouches comprend une couche sur laquelle est gravée le septum de l’orthomode. Du fait de son intégration dans le substrat directement, la connexion du transducteur septum orthomode à des pistes du circuit imprimé est grandement facilitée.

Il n’est toutefois aucunement permis de raccorder le port commun d’un tel SIW à un guide d’onde plastique, pour des raisons notamment de forte désadaptation d’impédance.

Il existe ainsi un besoin de permettre le raccordement avec une bonne adaptation d’impédance d’un guide d’ondes électromagnétique plastique, tel que celui présenté dans la demande internationale mentionnée ci-dessus, à au moins une piste d’un circuit imprimé.

La présente invention vient améliorer la situation.

A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un ensemble de connexion comprenant :

• un circuit imprimé comprenant un transducteur orthomode intégré dans le circuit imprimé, le transducteur orthomode étant apte à être connecté à une première piste via un premier accès et connecté à une deuxième piste via un deuxième accès, le transducteur orthomode ayant un port commun et une lame métallique de type septum apte à polariser orthogonalement entre eux des premier et deuxième signaux respectivement issus des première et deuxième pistes vers le port commun; un connecteur apte à recevoir le circuit imprimé d’un côté du connecteur et à recevoir un guide d’ondes électromagnétiques en plastique d’un autre côté du connecteur, et apte à maintenir le guide en plastique dans une position donnée par rapport au circuit imprimé ;

• un élément de transition apte à transmettre des ondes électromagnétiques entre le guide en plastique et le port commun du transducteur, lorsque le guide en plastique est dans ladite position donnée.

L’invention permet ainsi un raccordement mécanique entre un transducteur orthomode de type SIW et un guide d’ondes en plastique, ainsi qu’une bonne adaptation d’impédance par la présence d’un élément de transition. Il est ainsi rendu possible d’utiliser un guide d’ondes en plastique pour transporter des signaux polarisés orthogonalement, ce qui rend possible une communication bidirectionnelle via un seul guide d’ondes, ou de doubler le débit de communications unidirectionnelles.

Selon un mode de réalisation, le connecteur peut comprendre une partie mâle et une partie femelle, une première partie parmi les parties mâle et femelle étant apte à recevoir le circuit imprimé, et une deuxième partie parmi les parties mâle et femelle étant apte à recevoir le guide en plastique, une portion de la partie mâle ayant une forme complémentaire d’une portion de la partie femelle, les parties mâle et femelle étant aptes à être reliées par emboîtement desdites portions.

Une telle séparation en deux parties simplifie la mise en place de la connexion entre le guide en plastique et le circuit imprimé et évite de commettre des erreurs de manipulation.

En complément, l’élément de transition peut comprendre un élément de transition mâle apte à être intégré dans la partie mâle du connecteur, et un élément de transition femelle apte à être intégré dans la partie femelle du connecteur.

Ainsi, l’adaptation d’impédance est réalisée en même temps que la connexion mécanique ce qui facilite le raccordement du guide en plastique au circuit imprimé.

Encore en complément, l’élément de transition mâle peut comprendre une première portion centrale et l’élément de transition femelle peut comprendre une deuxième portion centrale, la deuxième portion centrale entourant partiellement la première portion centrale, ou la première portion centrale de l’élément entourant partiellement la deuxième portion centrale de l’élément de transition mâle, lorsque les parties mâle et femelle du connecteur sont reliées. Le transport des ondes électromagnétiques entre le circuit imprimé et le guide d’ondes en plastique est ainsi amélioré, ce qui assure un couplage avec une bonne adaptation d’impédance entre ces deux éléments.

Selon un mode de réalisation, le circuit imprimé peut être multi-couches et peut comprendre au moins trois couches, incluant une première couche comprenant la première piste, une deuxième couche comprenant la deuxième piste, et une troisième couche comprenant un plan de masse dans lequel est intégrée la lame métallique de type septum du transducteur orthomode.

La compacité du circuit imprimé est ainsi améliorée, tout en facilitant l’intégration du transducteur orthomode dans le substrat.

Selon un mode de réalisation, l’élément de transition peut comprendre une portion arrière orientée vers le côté apte à recevoir le guide en plastique et la portion arrière peut comprendre une surface interne en forme de cône tronqué.

Il est ainsi rendu possible de raccorder des éléments ayant des dimensions différentes. Par exemple, l’épaisseur du circuit imprimé peut ainsi différer d’une dimension transversale du guide en plastique, tel que le diamètre du guide en plastique.

Selon un mode de réalisation, l’ensemble peut comprendre un premier élément de transition apte à guider une première onde électromagnétique associée à un premier signal électrique issu de la première piste vers le premier accès du transducteur orthomode, et peut comprendre un deuxième élément de transition apte à guider une deuxième onde électromagnétique associée à un deuxième signal électrique issu de la deuxième piste vers le deuxième accès du transducteur orthomode, l’élément de transition apte à transmettre des ondes électromagnétiques entre le guide en plastique et le port commun du transducteur étant un troisième élément de transition.

De telles transitions entre les pistes et le transducteur orthomode permettent d’assurer l’intégrité des signaux transportés entre ces éléments, notamment la conversion d’un signal électrique dans les pistes en une onde électromagnétique dans le transducteur orthomode. Dans la présente description, le terme « signal » désigne à la fois le signal électrique transporté sur les pistes, et l’onde électromagnétique qui lui est associée, et qui est transmise du transducteur orthomode vers le guide d’onde en plastique. En effet, le signal électrique et l’onde électromagnétique portent la même information, qui est donc désignée de manière générique par le terme « signal ».

Selon un mode de réalisation, le connecteur peut comprendre au moins une portion cylindrique avec une fente apte à recevoir le circuit imprimé.

L’assemblage du connecteur et du circuit imprimé est ainsi facilité.

Selon un mode de réalisation, l’élément de transition peut comprendre au moins une portion ayant une surface interne de section en cône coupé, les diamètres extrêmes de ladite surface interne dépendant d’une épaisseur du circuit imprimé d’une part et d’une dimension transversale du guide plastique d’autre part.

Un tel mode de réalisation permet de faciliter l’insertion du guide en plastique dans l’ensemble de connexion, et évite les erreurs de manipulation.

Selon un mode de réalisation, le circuit imprimé peut être apte à :

- émettre un signal de transmission depuis la première piste pour une transmission dans le guide en plastique, et recevoir un signal de réception depuis le guide en plastique pour une réception sur la deuxième piste, les signaux de transmission et de réception étant centrés sur une même fréquence ;

- émettre un premier signal de transmission depuis la première piste pour une transmission dans le guide en plastique, et émettre un deuxième signal de transmission depuis la deuxième piste pour une transmission dans le guide en plastique, les premier et deuxième signaux de transmission étant centrés sur une même fréquence ;

- recevoir un premier signal de réception et un deuxième signal de réception depuis le guide en plastique, le premier signal de réception étant reçu sur la première piste et le deuxième signal de réception étant reçu sur la deuxième piste, les premier et deuxième signaux de réception étant centrés sur une même fréquence.

Il est ainsi rendu possible d’utiliser un guide d’ondes en plastique pour transporter des signaux polarisés orthogonalement, ce qui rend possible une communication bidirectionnelle via un seul guide d’ondes, ou de doubler le débit de communications unidirectionnelles. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels : [Fig 1] illustre un ensemble de connexion selon un mode de réalisation; [Fig 2] illustre un connecteur et un élément de transition d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation ;

[Fig 3] est une vue tridimensionnelle d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation ;

[Fig 4] est une première vue en coupe d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 5] est une deuxième vue en coupe d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation de l’invention

[Fig 6a] est une vue avant d’une partie mâle d’un connecteur d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 6b] est une vue arrière d’une partie mâle d’un connecteur d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 7a] est une vue avant d’une partie femelle d’un connecteur d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation de l’invention ;

[Fig 7b] est une vue arrière d’une partie femelle d’un connecteur d’un ensemble de connexion selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 1 illustre un ensemble 100 de connexion d’un circuit imprimé 110 à un guide d’ondes électromagnétiques en plastique 130, selon un mode de réalisation de l’invention.

L’ensemble 100 comprend :

- un circuit imprimé 110 comprenant au moins une première piste 112.1 et une deuxième piste 112.2, et comprenant un transducteur orthomode 114, comprenant un port commun

116 et deux accès 117.1 et 117.2 dédiés respectivement aux première et deuxième pistes

112.1 et 112.2. A noter que seule une des pistes parmi les première et deuxième piste peut être utilisée. On comprendra que le transducteur orthomode 114 est apte à être relié à deux pistes, mais qu’il peut également n’être relié qu’à une piste unique ; et

- un connecteur 120 selon un mode de réalisation de l’invention, apte à connecter le port commun 116 du transducteur orthomode 114 au guide en plastique 130, et

- un élément de transition 121 apte à adapter l’impédance entre le transducteur orthomode 114 et le guide en plastique 130, en définissant notamment une zone de transition, ou transition, entre le transducteur orthomode 114 et le guide en plastique 130. Le circuit imprimé 110 est un circuit multi-couches, comprenant au moins trois couches de métal. Dans ce qui suit, l’exemple particulier de trois couches est considéré à titre illustratif uniquement.

Une première couche peut être dédiée à la première piste 112.1 et une deuxième couche peut être dédiée à la deuxième piste 112.2. La troisième couche est un plan de masse 111. La troisième couche peut être comprise entre la première couche et la deuxième couche.

Chacune des première et deuxième pistes 112.1 et 112.2 est apte à propager un signal depuis/vers un ou plusieurs composants du circuit imprimé 110. De tels composants sont notamment des composants de communication radiofréquence montés sur le circuit imprimé 110, ou des composants dédiés à des applications radar/lidar. Aucune restriction n’est attachée à de tels composants de communication radiofréquence ou composants dédiés à des applications radar/lidar, qui englobent tout composant apte à générer et/ou recevoir et traiter un signal transporté sur la première piste 112.1 ou sur la deuxième piste 112.2. De tels composants sont bien connus et ne sont par conséquent pas représentés sur la figure 1.

Chaque signal peut provenir de l’un des accès 117.1 et 117.2, ou peut être dirigé vers l’un des accès 117.1 et 117.2 selon que le signal soit reçu ou transmis par les composants radiofréquence du circuit imprimé 110.

Aucune restriction n’est attachée à la topologie des pistes 112.1 et 112.2, qui peuvent être de type Microstrip par exemple.

Le transducteur orthomode 114 est de type transducteur septum orthomode et comprend à cet effet une lame métallique 115 de type septum, nommée septum 115 ci-après, et qui peut être intégrée dans la troisième couche du circuit intégré 110. Le transducteur orthomode 114 est ainsi de type SIW comme décrit précédemment.

Afin de garantir l’intégrité des signaux transmis de la première piste vers le transducteur 114, un premier élément de transition 113.1 peut être prévu dans le circuit imprimé 110. Un tel premier élément de transition 113.1 est apte à améliorer la conversion d’un signal électrique transporté sur la piste 112.1 en un signal sous forme d’onde électromagnétique transmis par le transducteur 114, et, à l’inverse, la conversion d’un signal sous forme d’onde électromagnétique transmis par le transducteur 114 en un signal électrique transporté sur la première piste 112.1.

De même, le circuit imprimé 110 peut comprendre un deuxième élément de transition 113.2. Le deuxième élément de transition 113.2 est apte à améliorer la conversion d’un signal électrique transporté sur la piste 112.2 en un signal sous forme d’onde électromagnétique transmis par le transducteur 114, et, à l’inverse, la conversion d’un signal sous forme d’onde électromagnétique transmise par le transducteur 114 en un signal électrique transporté sur la deuxième piste 112.2.

La topologie des éléments de transition 113.1 et 113.2 dépend de la topologie des première et deuxième piste, et la personne du métier est apte à concevoir de tels éléments de transition à partir de pistes données. Les éléments de transition 113.1 et 113.2 sont optionnels et améliorent la conversion des signaux précités entre un signal électrique et une onde électromagnétique associée. Les éléments de transition 113.1 et 113.2 dépendent notamment des largeurs respectives des première et deuxième piste, et de la largeur du transducteur orthomode 114. Ils dépendent également des propriétés électromagnétiques du circuit imprimé, notamment du substrat du circuit imprimé.

Le septum 115 peut être réalisé par gravure dans la troisième couche et peut présenter un profil progressif, en pente, courbé, en escalier, rectangulaire à fentes ou autre. Dans ce qui suit, un profil en escalier est considéré, à titre illustratif uniquement.

Le profil du septum 115 définit le type de polarisation qui est apporté ou retiré aux signaux qui circulent dans le transducteur 114. Les signaux arrivent notamment sous forme d’ondes électromagnétiques polarisées depuis le guide en plastique 130, afin de pouvoir être reçus depuis un unique et même guide, et la polarisation est retirée avant transmission de chacun des signaux sous forme de signaux électriques à la première piste 112.1 ou à la deuxième piste 112.2.

A l’inverse, les signaux peuvent arriver depuis les première et deuxième pistes 112.1 et 112.2 sous forme de signaux électriques, et ils sont polarisés de manière orthogonale sous forme d’ondes électromagnétiques par le transducteur 114 pour transmission dans le guide en plastique 130. En fonction du profil du septum 115, les polarisations des signaux peuvent être linéaires orthogonales, circulaires orthogonales, donc horaire et anti-horaire, ou tout autre couple de polarisations orthogonales. Dans ce qui suit, il est considéré, à titre illustratif uniquement, des polarisations circulaires orthogonales.

Afin de garantir l’intégrité des signaux polarisés se propageant entre le transducteur 114 et le guide en plastique 130, le connecteur 120 selon l’invention comprend l’élément de transition 121 introduit précédemment, appelé troisième élément de transition 121 dans ce qui suit. La topologie du troisième élément de transition 121 dépend à la fois du transducteur 114 et du guide en plastique 130. La topologie du troisième élément de transition 121, notamment sa forme et le matériau le constituant est ainsi choisi de manière à permettre le transport des ondes électromagnétiques entre le transducteur orthomode 114 et le guide en plastique 130. Le troisième élément de transition 121 peut notamment être en un matériau métallique.

La topologie du troisième élément 121 est ainsi optimisée par la personne du métier en fonction de caractéristiques du transducteur 114 et du guide en plastique 130. De telles caractéristiques peuvent comprendre la permittivité du guide en plastique, ainsi que la géométrie et les dimensions des circuits imprimés 110 et du guide en plastique 130. En particulier, la topologie du troisième élément 121 est définie en fonction d’une forme de section transversale du guide en plastique 130, d’un matériau du guide en plastique 130, d’une forme de section transversale du transducteur orthomode 114, et d’un matériau du circuit imprimé dans lequel est intégré le transducteur orthomode 114.

Dans ce qui suit, il est considéré, à titre illustratif uniquement, que le troisième élément de transition 121 est de forme conique tronquée. En particulier, une surface interne du troisième élément peut être de forme conique tronquée, de manière à former une zone de transition remplie d’air permettant le passage des ondes électromagnétiques entre le transducteur orthomode 114 et le guide en plastique 130. En variante, le troisième élément de transition peut être en pyramide tronquée ou toute autre forme permettant de former une zone de transition permettant la circulation des deux signaux découplés par leur polarisation entre le circuit imprimé et le guide en plastique.

Le guide en plastique 130, qui est en dehors de l’ensemble 100, est apte à propager deux signaux découplés par leurs polarisations orthogonales. A titre d’exemple, il peut s’agir d’un guide plastique avec une structure sous forme de croix telle que celle décrite dans la demande de brevet WO2017/191409 A1, entouré par une gaine cylindrique.

Le connecteur externe 120 peut être réalisé dans un matériau quelconque. A titre d’exemple, le connecteur externe 120 peut être en plastique. Le connecteur externe 120 peut être relié au circuit imprimé 110 par un moyen de fixation. Un tel moyen de fixation peut être une soudure ou une conformation du connecteur externe 120 permettant d’insérer le circuit imprimé 110 dans le connecteur externe 120.

Le connecteur externe 120 permet ainsi de relier mécaniquement entre eux le guide plastique 130, le troisième élément de transition 121 et le circuit imprimé 110.

La figure 2 illustre un connecteur externe 120 selon un mode de réalisation de l’invention.

Le connecteur externe 120 peut comprendre deux parties 120.1 et 120.2. Par exemple, les deux parties 120.1 et 120.2 peuvent être de formes complémentaires, et aptes à insérer l’une des parties, dite mâle, dans l’autre partie, dite femelle. La partie femelle peut être la partie 120.1 tandis que la partie mâle peut être la partie 120.2.

Lorsque le connecteur 120 comprend les deux parties 120.1 et 120.2, le troisième élément de transition 121 peut comprendre également deux éléments 121.1 et 121.2, à savoir un élément de transition femelle 121.1 associé à la partie femelle 120.1 du connecteur 120, et un élément de transition mâle 121.2 associé à la partie mâle 120.2 du connecteur 120. Un tel exemple est donné à titre illustratif uniquement. En variante, l’élément de transition 121 comprend un unique élément, disposé soit dans la partie femelle 120.1 soit dans la partie mâle 120.2 du connecteur 120. Encore en variante, l’élément de transition femelle 121.1 est associé à la partie mâle 120.2 du connecteur 120, et l’élément de transition mâle 121.2 est associé à la partie femelle 120.1 du connecteur 120. Selon une autre variante, le troisième élément de transition 121 comprend deux éléments respectivement agencés dans les parties mâle et femelle 120.1 et 120.2 du connecteur, mais qui sont contigus voire espacés, et qui ne sont ainsi pas désignés mâle et femelle, puisqu’ils ne s’emboîtent pas.

De manière alternative, le connecteur externe 120 peut être constitué d’une seule et même pièce. Dans ce qui suit, il est considéré, à titre illustratif, que le connecteur 120 comprend deux parties et que le troisième élément de transition comprend deux éléments de transition mâle et femelle.

Une telle séparation en deux parties du connecteur 120 facilite la mise en place de la connexion entre le guide plastique 130 et le circuit imprimé 110, et empêche des erreurs de manipulation lors de la connexion.

La figure 3 présente une vue tridimensionnelle d’un ensemble de connexion 100 selon un mode de réalisation de l’invention.

Les références utilisées sur les figures 1 et 2 désignent les mêmes éléments sur la figure 3.

En particulier, la figure 3 montre comment le transducteur orthomode 114 peut être intégré entre les trois couches 112.1, 112.2 et 111 du circuit imprimé 110. Les couches 112.1 et 112.2 forment ainsi des limites supérieures et inférieures, selon deux positions extrêmes en Y, l’axe Y étant représenté en référence à la figure 4.

Les limites du transducteur 114 selon un axe X, peuvent être formées par un ensemble de vias qui sont des connexions métalliques entre les différentes couches 112.1, 112.2 et 111. Le principe du via est bien connu et n’est pas décrit davantage dans la présente description.

Un ensemble de vias forme ainsi des parois droite et gauche, selon l’axe en X, du transducteur orthomode 114, ce qui permet avantageusement de canaliser les ondes électromagnétiques issues des premier et deuxième éléments de transition et découplés par le septum 115 vers le troisième élément de transition 121.

La figure 4 présente une coupe selon un plan Y-Z d’un ensemble 100 de connexion selon un mode de réalisation de l’invention.

A nouveau, les références utilisées sur les figures précédentes s’appliquent également à la figure 4.

Une telle coupe permet d’observer le positionnement du septum 115 dans le transducteur orthomode 114. Le septum 115 est bien formé dans le plan de masse 111, ou troisième couche. Un tel positionnement au coeur du transducteur orthomode 114, délimité par les vias et par les première et deuxième couches, permet de polariser orthogonalement les signaux issus des première et deuxième pistes 112.1 et 112.2 avant le troisième élément de transition 121. Il est ainsi réalisé un transducteur de type SIW, intégré dans le circuit imprimé 110.

Comme indiqué précédemment, le troisième élément de transition 121 peut comprendre un élément de transition femelle 121.1 et un élément de transition mâle 121.2.

L’élément de transition femelle 121.1 est agencé dans la partie femelle du connecteur 120.1. La partie femelle du connecteur 120.1 est apte à positionner et maintenir en position le circuit imprimé 110. A cet effet, la partie femelle du connecteur 120.1 peut comprendre une fente dont la largeur correspond à une épaisseur du circuit imprimé 110.

La partie femelle du connecteur 120.1 comprend également une structure creuse de manière à accueillir l’élément de transition femelle 121.1 et à permettre un positionnement précis de l’élément de transition femelle 121.1 par rapport au circuit imprimé 110, notamment de manière à ce que l’élément de transition femelle 121.1 enserre le circuit imprimé 110 au niveau du transducteur septum orthomode 114. De manière préférentielle, comme représenté sur la figure 4, l’élément femelle de transition 121.1 a au moins une dimension supérieure à une dimension comparable du transducteur 114. De manière préférentielle, les dimensions selon les axes X et Y de l’élément femelle de transition 121.1 sont supérieures aux dimensions du transducteur 114 selon ces mêmes axes, de manière à enserrer le transducteur 114. En outre, l’élément femelle de transition 121.1 définit une zone d’air avant 401 , qui est la zone d’air la plus à gauche sur la figure. Une telle zone d’air avant est une transition permettant le passage d’ondes électromagnétiques entre le transducteur 114 et le guide d’ondes en plastique 130. Pour former cette zone d’air avant, l’élément femelle de transition 121.1 comprend une surface intérieure de forme conique tronquée, ou de forme pyramidale tronquée lorsque la section transversale du guide d’onde plastique 130 est carrée ou rectangulaire.

Comme représenté sur la figure 4, la partie mâle 120.2 du connecteur 120 peut comprendre : - une portion arrière cylindrique 410.1, comprenant une surface interne et une surface externe, la surface interne définissant une ouverture de diamètre supérieur au diamètre du guide en plastique 130. La portion arrière 410.1 peut avoir une forme différente d’un cylindre, sa section ayant alors des dimensions supérieures aux dimensions d’une section transverse du guide en plastique 130 ;

- une portion centrale cylindrique 410.2, permettant de maintenir en position le guide en plastique, en complément d’une portion centrale 420.2 de l’élément de transition mâle 121.2. La portion centrale cylindrique 410.2 est un cylindre creux, dont le diamètre est inférieur à celui de la portion arrière cylindrique, de manière à enserrer le guide en plastique 130. Le diamètre intérieur de la portion centrale 410.2 et les diamètres intérieur et extérieur de la portion centrale 420.2 sont ainsi définis à partir du diamètre du guide en plastique 130. On comprendra que lorsque le guide en plastique 130 n’est pas cylindrique, mais de section carrée ou rectangulaire, les portions centrales 410.2 et 420.2 sont d’une forme complémentaire à la section du guide en plastique 130 ;

- une portion avant 410.3 creuse, avec une surface interne de forme quelconque et une surface externe de section complémentaire à la surface interne de la portion centrale 430.1 décrite ultérieurement. Les dimensions de la surface interne de la portion avant 410.3 sont supérieures aux dimensions de la portion centrale 420.12 de l’élément de transition mâle 121.2 et de la portion centrale 440.1 de l’élément de transition femelle 121.1 , qui seront décrits ultérieurement.

La partie femelle 120.1 du connecteur 120 peut comprendre :

- une portion centrale 430.1 creuse, avec une surface externe cylindrique et une surface interne de section complémentaire à la surface externe de la portion avant 410.3 de la partie mâle 120.2, de manière à pouvoir enserrer la partie mâle 120.2 dans la partie femelle 120.1 et de manière à maintenir les parties 120.1 et 120.2 solidaires;

- une portion avant 430.2 cylindrique et creuse, avec une surface interne et une surface externe, toutes deux cylindriques, et avec une fente à l’avant conformée pour enserrer le circuit imprimé 110.

On comprendra que le terme « avant » désigne les éléments du connecteur ou des éléments de transition mâle et femelle, qui sont conformés et agencés pour être dirigés vers le circuit imprimé 110, tandis que le terme « arrière » désigne les éléments conformés et agencés pour être dirigés vers le guide en plastique 130. Toujours en référence à la figure 4, l’élément de transition mâle 121.2 peut comprendre :

- une portion arrière 420.1 avec une surface interne sous forme de cône tronqué et une surface externe complémentaire de la surface interne de la portion arrière 410.1 de la partie mâle 120.2 du connecteur 120. Une telle forme de la surface interne permet de faciliter le positionnement et l’insertion du guide en plastique 130. Elle permet en outre le transfert d’une onde résiduelle de surface sur la surface externe du guide d’ondes 130. Une telle fonction est toutefois remplie à titre optionnelle, l’élément de transition 121 étant principalement dédié à l’adaptation d’impédance entre le transducteur orthomode 114 et le guide d’onde 130 ;

- une portion centrale 420.2 sous forme de cylindre creux, avec une surface externe et une surface interne, toutes deux cylindriques, la surface interne étant apte à recevoir le guide en plastique 130 de manière ajustée, pour maintenir notamment le guide en plastique 130 en place.

L’élément de transition femelle 121.1 peut comprendre :

- une portion centrale 440.1 sous forme de cylindre creux, avec une surface externe et une surface interne, toutes deux cylindriques, la surface interne étant apte à recevoir et enserrer la surface externe de la portion centrale 420.2 de l’élément de transition mâle 121.2 décrit ci- dessus. Une telle superposition des éléments de transition mâle 121.2 et femelle 121.1 améliore le couplage entre le circuit imprimé 110 et le guide en plastique 130 ;

- une portion avant 440.2 creuse ayant une surface externe cylindrique, à l’exception des passages au niveau de la fente, et une surface interne comprenant une sous-portion plate pour recevoir le circuit imprimé 110, avec éventuellement une gorge pour recevoir le transducteur 114 (visible uniquement sur la figure 7a), et une sous portion en forme de cône tronqué, lorsque le guide en plastique est cylindrique, ou de pyramide tronquée, assurant la jonction entre la sous-portion plate et la portion centrale 440.1, et permettant de définir la zone d’air avant 401 permettant la transition des ondes électromagnétiques entre le guide en plastique 130 et le transducteur orthomode 114.

Comme il apparaît sur la figure 4, la géométrie des différentes portions des éléments de transition mâle et femelle et des parties mâle et femelle du connecteur peuvent former des zones vides 401 , pouvant comprendre de l’air ou tout autre fluide améliorant le couplage électromagnétique du transducteur 114 et du guide en plastique 130. La zone d’air avant permet la transition des ondes électromagnétiques entre le guide en plastique 130 et le transducteur orthomode 114, tandis que la zone d’air arrière, formée par la surface interne de la partie arrière 121.2 permet la propagation d’ondes de surface en surface du guide d’ondes en plastique 130. Dans une variante non représentée sur la figure 4, le transducteur orthomode 114 peut comprendre un prolongement qui fait saillie en dehors du circuit imprimé, et apte à permettre un contact direct entre le circuit imprimé et le guide en plastique 130 dans la zone vide 401 la plus à gauche sur la figure 4.

La figure 5 présente une vue en coupe selon un plan X-Z d’un ensemble de connexion 100 selon un mode de réalisation de l’invention.

Une telle vue en coupe ne fait apparaître que la deuxième couche comprenant la deuxième piste 112.2 et la troisième couche comprenant le plan de masse 111, dans lequel est intégré le septum 115.

Comme évoqué précédemment, un ensemble de vias 501 délimite selon l’axe X le transducteur 114, et notamment son septum 115.

Les figures 6a et 6b illustrent des vues tridimensionnelles avant et arrière de la partie mâle 120.2 du connecteur 120 et de l’élément de transition mâle 121.2.

Comme représenté sur les figures 4, 6a et 6b, la partie mâle 120.2 du connecteur 120 peut comprendre:

- la portion arrière 410.1 avec une surface externe 601, par exemple de forme cylindrique, orientée vers l’arrière, c’est à dire vers le guide en plastique 130, et une surface interne 603, également cylindrique, plus généralement complémentaire d’une surface externe de l’élément de transition mâle 121.2 décrite ci-après ;

- la portion centrale 410.2 ayant une surface interne non visible sur les figues 6a et 6b, et une surface externe 601 , dans la continuité de la surface externe 601 de la portion arrière 410.1, formant ainsi une unique surface externe 601 ;

- la portion avant 410.3 comprenant une surface externe 602 d’une forme complémentaire d’une surface externe 703 correspondante de la partie femelle 120.1 décrite ultérieurement, et une surface interne 604 de forme quelconque, mais de dimension supérieure à la surface externe 606 de l’élément de transition mâle 121.2 décrite ci-après.

Comme illustré sur les figures 4, 6a et 6b, l’élément de transition mâle 120.2 peut comprendre :

- la portion arrière 420.1 comprenant une surface externe non visible sur la figure 6b mais complémentaire de la surface interne 603 de la portion avant de la partie mâle 120.2. Une telle surface externe peut être cylindrique, lorsque la surface interne 603 l’est également. La portion arrière 420.1 comprend en outre une surface interne 605, visible sur la figure 6b, en forme de cône tronqué. Une telle forme permet de faciliter l’insertion du guide en plastique 130 dans la partie mâle 120.2 du connecteur 120 et de réaliser une adaptation d’impédance entre le guide d’ondes en plastique 130 et le transducteur 114, notamment pour le transfert des ondes de surface ; et

- la portion centrale 420.2 comprenant une surface externe 606 cylindrique et une surface interne également cylindrique complémentaire du guide en plastique 130, de manière à maintenir serré le guide en plastique 130.

Les figures 7a et 7b illustrent des vues tridimensionnelles avant et arrière de la partie femelle 120.1 du connecteur 120 et de l’élément de transition femelle 121.1.

Comme représenté sur les figures 4, 7a et 7b, la partie femelle 120.1 du connecteur 120 peut comprendre :

- la portion centrale 430.1 comprenant une surface externe 702, cylindrique par exemple, et une surface interne 703 de forme complémentaire de la surface externe 602 de la portion avant 410.3 de la partie mâle 120.2, comme décrit précédemment ; et

- la portion avant 430.2 comprenant une surface externe 702 dans la continuité de la surface externe 702 de la portion centrale, mais comprenant en outre une fente 701 pour accueillir le circuit imprimé 110, et une surface interne 704 cylindrique, et plus généralement de section complémentaire de la section de la surface externe 706 de la portion avant 440.2 de l’élément de transition femelle 121.1.

Comme représenté sur les figures 4, 7a et 7b, l’élément de transition femelle 121.1 peut comprendre : - la portion centrale 440.1 ayant une paroi externe cylindrique 706 et une paroi interne 707 également cylindrique et de section complémentaire de la paroi externe 606 de la portion centrale 420.2 de l’élément de transition mâle 121.2 ;

- la portion avant 440.2 ayant une paroi externe cylindrique complémentaire de la paroi interne 704 de la portion 430.2 de la partie femelle 120.1 du connecteur 120, et ayant une paroi interne 705 définissant une fente dans la continuité de la fente 701. A cet effet, la paroi interne comprend une partie plate apte à être en contact avec le circuit imprimé 110 lorsqu’il est inséré dans la fente 701. Plus en arrière de la partie plate, la paroi interne 705 peut avoir une partie en cône tronqué entre la partie plate et la portion centrale 440.1. Une telle partie en cône tronqué est due à la différence de dimension entre l’épaisseur du circuit imprimé

110 et le guide en plastique 130.

On comprendra que les géométries des portions des parties mâle et femelle du connecteur 120 ainsi que des éléments de transition mâle et femelle, peuvent varier, notamment en fonction des formes et des dimensions du circuit imprimé 110 et du guide en plastique 130. En outre les éléments de transition sont aptes à adapter l’impédance aux propriétés électromagnétiques des matériaux du guide en plastique 130 et du circuit imprimé 110.

Le connecteur 120 peut être réalisé en matériau plastique tandis que le troisième élément de transition 121 peut être en un matériau métallique.

On décrit ci-après le fonctionnement de l’ensemble de connexion 100, lorsqu’il est relié au guide en plastique 130 et pour le transport de signaux.

Afin de réaliser une communication bidirectionnelle, deux signaux sont propagés à travers certains des éléments décrits précédemment.

Un signal de transmission TX provenant du circuit imprimé 110 est transmis au guide en plastique 130 et un signal de réception RX provenant du guide en plastique 130 est transmis au circuit imprimé 110.

Le signal de transmission TX provient de l’une des deux pistes 112.1 et 112.2, par exemple de la première piste 112.1. Le signal TX est propagé par la première piste 112.1, sous forme de signal électrique, puis par le premier élément de transition 113.1 jusqu’au premier accès 117.1 du transducteur orthomode 114. Le signal TX, sous forme d’onde électromagnétique, traverse ensuite le transducteur 114, et le septum 115 lui applique une polarisation prédéterminée, par exemple une polarisation circulaire en sens horaire. Le signal TX ainsi polarisé est guidé vers le port commun 116 puis propagé par le troisième élément de transition 121 vers le guide en plastique 130 qui le transmet à son tour vers un système donné auquel il est relié.

Le signal de réception RX est propagé par le guide en plastique 130 sous forme d’onde électromagnétique depuis ce même système. Il possède alors une polarisation donnée lui permettant d’être découplé du signal TX, par exemple une polarisation circulaire anti-horaire. Le signal RX est reçu par le troisième élément de transition 121 puis transmis vers le transducteur orthomode 114. Puisque la polarisation du signal RX est orthogonale à la polarisation du signal TX, le signal RX est transmis vers le deuxième accès 117.2 du transducteur orthomode 114 et le septum 115 lui retire sa polarisation. Le signal RX est ensuite propagé sous forme de signal électrique par le deuxième élément de transition 113.2 puis par la deuxième piste 112.2, vers un composant du circuit imprimé 110 apte à traiter le signal RX.

Toutefois, une telle communication bidirectionnelle est donnée à titre illustratif uniquement. En effet, en variante, les polarisations orthogonales permises par le transducteur orthomode 114 permettent de transmettre deux signaux dans le même sens, c’est à dire en transmission ou en réception. Il est ainsi possible d’émettre deux signaux TX1 et TX2 depuis les première et deuxième pistes 112.1 et 112.2, pour les propager dans le guide en plastique 130, ou bien de recevoir deux signaux RX1 et RX2 en provenance du guide en plastique 130 pour les répartir séparément entre la première piste 112.1 et la deuxième piste 112.2.

Le circuit imprimé 110 peut donc, au moyen de l’ensemble 100 selon l’invention, recevoir deux signaux transportés en même temps sur un guide en plastique, émettre deux signaux en même temps vers le guide en plastique, ou réaliser une communication bidirectionnelle simultanée via le guide en plastique 130. La transmission ou la réception de deux signaux dans le même sens permet de doubler le débit de transmission/réception. En variante, le circuit imprimé peut comprendre une unique piste, bien que le transducteur orthomode 114 soit apte à transférer deux signaux en parallèle.

L’ensemble de connexion 100 selon l’invention présente l’avantage de réaliser une adaptation d’impédance entre le transducteur ortomode SIW 114 et le guide en plastique 130, en même temps qu’une connexion mécanique entre ces deux éléments.

Puisque la communication bidirectionnelle simultanée utilise des polarisations orthogonales au lieu de fréquences différentes, l’ensemble 100 ne nécessite de concevoir qu’une seule paire d’émetteur/récepteur dans la même bande de fréquences au lieu de deux paires centrées sur deux fréquences distinctes.

La présente invention permet ainsi :

- une transmission bidirectionnelle simultanée sur un seul guide d’ondes en plastique 130 ;

- la transmission/réception à des fréquences élevées, typiquement 120 GHz pour le mode de réalisation spécifique décrit en référence aux figures 3, 4, 5, 6a, 6b, 7a et 7b. Des débits deux fois plus élevés que des solutions à 60 GHz sont ainsi permis. L’invention peut toutefois être adaptée pour des signaux de n’importe quelle fréquence, notamment pour des signaux à 60 GHz ;

- une réduction de poids est permise par une telle liaison ainsi qu’une réduction de l’encombrement de la liaison bidirectionnelle simultanée, grâce au recours à un seul guide d’onde plastique 130 à une fréquence de 120 GHz, au lieu de deux guides d’onde unidirectionnels à 60 GHz ;

- un coût de fabrication faible grâce à la technologie SIW ainsi qu’à la solution proposée de connexion et d’intégration à la fois sur des circuits imprimés et dans des connecteurs. La structure mécanique de l’ensemble 100 selon l’invention est compacte et simple, ce qui facilite sa fabrication et son industrialisation. En effet, la connexion entre les pistes du circuit imprimé et le guide plastique est dans le même plan ;

- enfin, l’invention permet un faible encombrement et ne nécessite pas d’alimentation propre comme le nécessitent des interconnecteurs optique-vers-électrique ou électriq ue-vers- optique. La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes.