Brevet FR2000197A1 — publié le 19690829

ti 2000197 L« présenta invention concerna des dispositifs d'«ccord pour des cavités résonantes du type eoasdLal qtïi peuvent êt:ee utilisées dans les appareils à micro-ondes pour engendrer des ondes électromagnétiques à haute fréquence ou pour fonctionner sur ces on-S des. Dans ce texte» le terme "cavités résonantes coaxiales" doit être interprété comme désignant toute structure comprenant un conducteur intérieur cylindrique ®t un conducteur extérieur en forme de boîtier disposé autour du conducteur intérieur, définissant un 10 espace autour de ce dernier à l'intérieur duquel des ondes électromagnétiques à une ou plusieurs fréquences de résonance peuvent former des ondes stationnair@s. Le conducteur intérieur ou le conducteur extérieur peut être discontinu. La discontinuité peut faire partie d'un dispositif é-15 lectronique ou bien un dispositif électronique peut être connecté au travers de la discontinuité. Le eonduefceur extérieur peut être constitué par un cylindre à section droite circulaire ou, à titre de variante, il peut avoir la forme d'un boîtier de section transversale carrée ou rectangulaire. Les procédés classi-20 ques permettant l'accord précis de ces cavités résonantes présentent différents inconvénients. Généralement, une platine d'extrémité reliant le conducteur intérieur au conducteur extérieur, ou deux parois opposées d'un conducteur extérieur en forme de boîtier, sont montées coulissantes pour autoriser l'accord. Cepen-25 dant, cette façon de réaliser l'accord exige le passage d'un courant important à fréquence radio au travers de contacts coulissants. Il a été reconnu que ces contacts coulissants tendent rapidement à devenir inaptes au transport de courants importants à radio-fréquence et tendent à créer des bruits parasitaires, spé-30 cialement'lorsqu'ils sont utilisés pour le transport de courants à très hautes fréquences» De plus, les pertes provoquées par les imperfections des contacts coulissants réduisent, d'une façon indésirable, le facteur de qualité Q de la cavité résonante. Suivant un autre procédé, on prévoit une capacité variable localisée 35 par l'intermédiaire soit d'une sonde radiale conductrice faisant saillie hors du conducteur extérieur sur une distance réglable par rapport au conducteur intérieur, soit un anneau en matériau à haute permettiyité ayant un effet capacitique plus grand lorsqu'il est amené au voisinage d'un noeud de tension d««s le motif 40 d'ondes stationnaires formé à l'intérieur de 1» eav&fcé*- Cependant, BAD ORIGINAL 0031© 2000197 I '-•^•ilisation de dispositifs à capacité localisé© tend à créer à-y.: résonances parasitaires.» C'est un but de l'inventiosi que de prévoir une cavité résonante coaxiale avec un dispositif d'acccrd différent ? convenable 5 pour 1'utilisation de courants à très haut®s fréquences. Selon la présente invention, un dispositif d'accord dans m-ne cavité résonante coaxiale telle que décrite ci-dessuss comprend une plaque ©y registre d'accord s'étendant parallèleaent à 1®S3£@ de la cavité pratiquement sur toute îs longueur de cette cavité, 10 et des moyens de réglage pour faire varier la distance entre le registre d'accord et le conducteur intérieur de la cavité. Le registre d'accord peut être soit conducteur, soit constitué par t-ra matériau diélectrique ayant une c^rstvr :rto diélectrique b«amcoap plus grande que celle de l'air. 15 Le registre d'accord peut être monté coulissant dans; la ca vité et peut faire saillie au travers du conducteur extérieur de la cavité. Il peut présenter un bord extérieur à la cavité disposé suivant un angle par rapport à l'axe ce cette cavité et les noyens de réglage peuvent comprendre un organe en forme de coin 20 monté coulissant antre le bord extérieur «Su registre et une surface d'appui qui est fixé par rapport à ladite cavité. Les moyens de réglage peuvent comprendre un organe de réglage mobile le long d'un axe coupant le plan du registre d'accord et coopérant avec ce dernier pour le rapp^eïier ou l'éloigner du 25 conducteur intérieur de la cavité. Le registre d'accord peut être constitué par deux piècesf une pièce dite d'accord qui fait saillie dans la cavité et une pièce support qui prend appui sur l'organe de réglage et est réglable en position par rapport à la pièce deaccord. Cette pièce 30 d'accord peut être soit conductrice) soit constituée par un matériau diélectrique ayant une constante diélectrique beaucoup plus grande que celle de l'air. La structure en deux pièces du registre d'accord permet d'obtenir une gamme très variée de fréquences et l'agencement trans-35 versai de l'organe de réglage permet une construction convenable et très compacte au point de vue mécanique. Des modes de réalisations de l'invention vont être maintenant décritss par voie d'exemples non limitatifs» en faisant référence &TKZ «2es«î»o. ci-annexés t dans lesquels % 40 ïm £lg» t est une coupe transversal» suivant I-I, fig. 2, BAD ORIGINAL- 69 00310 2000197 d'une cavité résonante utilisée dans un appareil oscillateur à effet-Gunn et équipée d'un dispositif d'accord conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe longitudinale de la cavité résonan-5 te de la fig. 1 suivant II-II, fig. 1. La fig. 3 est une coupe transversale suivant III-III, fig. 4, d'une autre cavité résonante utilisée dans un oscillateur à effet-Gunn et conforme à l'invention. La fig. 4, enfin, est une coupe longitudinale de la cavité 10 résonante de la fig. 3, suivant IV-IV, fig. 3. Il faut noter que ces dessins ne sont pas forcément à l'échelle. Les fig. 1 et 2 montrent une cavité résonante 1 de section transversale circulaire formée dans un bloc 2 entre deux plati-15 nés 3 et 4. Un conducteur intérieur 5 est monté sur la platine d'extrémité 3 dans l'axe de la cavité résonante 1. Une diode Gunn 6 est montée sur une vis de réglage 7, de sorte que l'une de ses électrodes soit en contact électrique avec ladite vis de réglage. L'autre électrode de la diode Gunn se trouve en contact é-20 lectrique avec le conducteur intérieur 5 au moyen de la vis de réglage 7. Un conducteur de sortie 8 est connecté entre le conducteur intérieur 5 et une borne coaxiale de sortie 9. Un registre conducteur longitudinal 10 est monté coulissant dans une rainure 11 du bloc 2. Un organe coulissant 12 glisse dans la rainure 25 11 entre le registre 10 et une plaque 13 fixée d'une façon rigide au bloc 2 par les vis 14. L'organe coulissant 12 et le registre 10 portent l'un sur l'autre par les surfaces 15 qui sont inclinées suivant un angle aigu par rapport à l'axe de la cavité, de sorte qu'un mouvement longitudinal de l'organe 12 produit un mou-30 veinent radial du registre conducteur 10. Une vis de réglage 16 est vissée dans la platine d'extrémité 4 et appuie sur l'organe coulissant 12. Cet organe coulissant 12 est rappelé par un ressort 17 contre la vis de réglage 16. Deux ressorts 18 (montrés en pointillé) sont agencés pour exercer une traction sur la registre 35 10 et l'appuyer contre l'organe coulissant 12. Un élément plongeur, soumis à l'action d'un ressort 19 et comportant un*embout conducteur 20 appuie le registre conducteur 10 contre l'une des parois de la rainure 11. Une vis 21 est prévue pour régler la pression du ressort 19 sur l'élément plongeur. Une vis 22 est 40 vissée dans la platine d'extrémité 4 opposée au conducteur inté 69 00310 2000197 rieur 5. Un intervalle de largeur réglable _d est ménagé entre la vis 22 et l'extrémité du conducteur intérieur 5. Un contre-é-crou de blocage 23 est prévu pour freiner tout mouvement indésirable de la vis 22. 5 La partie de la cavité résonante à l'intérieur du bloc 2 et autour du conducteur intérieur 5 forme une section de ligne de transmission coaxiale de longueur ^ , court-circuitée à une extrémité par la platine d'extrémité 3. La longueur y est inférieure à un quart de longueur d'onde et c'est pourquoi la sec-10 tion présente une réactance inductive XL à son extrémité la plus près de la platine 4, à la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur. L'intervalle entre l'extrémité du conducteur intérieur 5 et la vis 22 donne une réactance capacitive X^, qui coopère a-vec la réactance inductive de la section de transmission pour don-15 ner un effet semblable à celui d'un circuit parallèle accordé a-vec une fréquence de résonance déterminée par les réactances. Un réglage approximatif de la fréquence de résonance est obtenu par la vis 22 qui permet de modifier la distance _d et, par conséquent, fait varier la réactance capacitive Xç. Le con-20 tre-écrou 23 est alors bloqué. La réactance inductive X^ dépend de l'impédance caractéristique ZQ et de la longueur y de la section de transmission selon l'équation bien connue î 2-ff XL - ZQ tan. 1 } (1) 25 dans laquelle A est la longueur d'onde dans la ligne de transmission à la fréquence de fonctionnement. La caractéristique d' impédance ZQ d'une simple ligne de transmission coaxiale est donnée par l'équation : ZQ = 138 log (b/a) (2) 30 dans laquelle b et a sont les diamètres respectifs du conducteur extérieur et du conducteur intérieur. Dans la cavité résonante 1, une réactance capacitive entre les conducteurs intérieur et extérieur au registre 10 apporte, cependant, une partie du conducteur extérieur plus près du conducteur intérieur 5. Ceci réduit 35 l'impédance caractéristique à une valeur inférieure à celle donnée par l'équation (2). Le réglage d'accord final est obtenu par un réglage radial du registre 10 qui fait varier l'impédance effective de la ligne et règle, de ce fait, la réactance inductive Xj^. Le réglage radial du registre 10 est obtenu par la vis de 69 00310 5 2000197 -• 'j J *•'.'».* ' . ' t-- ... ,»•*•'. j'Ul. ...:• - -. . 1. .. . "... l=îj ;ô 3»'^yi.=CS gitudiual de l'organe sculi-isact 'i2* Zcrcgso satt© fis 16 est tournés dans un &&&d dOji&i, ca lao-ava^an v -t-OîV gitudin&ï va 'provoquer on mouvement de coiïlissesncnt radial do registre 10 dans la 5 rainure 11 vers le conducteur cantral 5. Ls nssuvesnenfc radial du registre conducteur 10 va êt.ve inversé lorsque la vis 16 sera tournée daï&s 1* autre sens «. Ceci se produit du fait de la traction, par 1m ressorts 13, du registre -sonûisetsur 10 vers la plaque 13. La rainure *1 et- le resiokra coaêlttGteta: &© s*étendent sur 1G la longueur totale û Les oscillateurs h diode Gunn sosû aei^tanant suffisamment connus pour que leur fonctionnement ns nécessite pas d'explica-tion détaillée. L'oscillateur comprenant 1r. cavité résonantes des 25 fig. 1 et 2 peut fonctionner en délivrait à la diode Gunn de 1' énergie provenant d'une «ource d'énergie {non sssntrée) gui est commandée de façon que la diode Gunn fonctionna dmas. une sone convenable de sa caractéristique courant/tensiono L'énergie é-lectromagnétique à la fréquence de la cavité psut alors être dé-30 livrée par 1'intermédiaire de la ligne de sorti© 8 et de la borne de sortie coaxiale 9. Les courants induits dans le registre conducteur 10 par les champs électrique et magnétique sont relativement faibles comparés à la totalité du courant oscillant. C'est pourquoi, toutes 35 imperfections dans les contacts métal à métal entre le registre conducteur 10 et les parois de la rainure 11 sont moins préjudiciables que si de tels coai&ets se trouvaient dans"des zones de ï«auiâ cesiùis 22. 3»GSCR8£fc aua le facteur de qualité C. de iii. cavité séaow&tc- est çaaiateRss à uns valeus importante. 40 £cxsque k-agîslaro r US ©s«il£s»e daros ïo rainure ■ ~1 P«n ORIGINAL 69 00310 2000197 ttj E3B© feœiali XSt'5 puS&llèlG Gll £Cï&Sttéfc«Uff CG&feS&X 5. 1.33 ?a; i.?.«;ions de capacité entre î© registre sssâueteur iO et le coa-âueteur intérieur 5 sont à pen près une fonction linéaire, de la distance parcourue par ledit registre. ïi s'ensuit que la rela-5 tion entre la fréquence d@ résonance et la rotation de la'vis de réglage 16 n'est pas incomRtodéaant nsn-l ir.écire. L'effet de cfea2= ge que le registre 10 a sur la cavité résonante 1 est uniformément réparti sur toute la longueur de cette derrière. Cette charge} ainsi répartie, ne produit pas de résonances indésirables qui 10 sont l'une des caractéristiques désavantageuses de quelques autres procédés d'accorda Le présent précédé d'accord est effectué très aisément par des opérations aécasiiques, ce qui est extrême» r.ent difficile lorsqu'on utilise des pièces Biobiles avec joint coulissant portant la totalité du courant oscillant. tS 'Un autre irsod® de réalisation de 1 ' invention va être aaint©~ aant décrit par voie d'exemple n©a limitatif en faisant référence aux fig. 3 et 4® Les pièces de ce stods de réalisations, qui correspondent aux pièces similaires ou équivalentes du mode de réalisation des fige 20 î et 2, sont désignées par les sêmas références. Les fig. 3 et 4 montrant un©- cavité résonante 1 de section transversale circulaire, formée dans un fol^c 2. Un conducteur intérieur 5 est monté dans la bloc 2 coaxielement à la cavité résonante 1. die diode Gunn >3 est montés sr--; -ime vis de réglage 71. iâ5 de façon que l'une de ses électrodes soit cm. contact électrique avec ladite vis û& réglage. L'autre électrode de la diode Gunn est placée en contact éisctrique avec le conducteur intérieur S au moyen de la vis da réglage 7. Une ligne de sortie 8 est connectée entre le conducteur intérieur 5 et «r.s borne de sortie cc > 30 axiale 9., Un régiefcr© de réglage conducteur longitudinal 10, dont une partie a été découpée s est rr.onté coulissant dans une rainure il pratiquée dans le bloc 2 et peut pénétrer dans la cavité 1* L® extrémité du registre conducteur 10s qui est éloignée de la cavité 1, comporte un dispositif à écrou 29 monté coulissant dans un 35 orifice approprié pratiqué dans le bloc 2. Une plaque mobile coulissante 10a vient s'ajuster à l'intérieur de la partie découpée du registre conducteur longitudinal 10 œ Une tris de réglage 30 ce-©père avec le trou taraudé dans 1'écrou 29 et porte sur 1*extrémité de la plaque coulissante lOa qui est éloignée de la cavité 4© %m Seusc ressorts à lames 31 sollicitent le- r«g4atre conducteur bad original 69 00310 2000197 longitudinal 10 en même temps que la plaque coulissante 10a et la vis de réglage 30, le long de la rainure 11 et radialement à 1' intérieur de la cavité 1 vers le conducteur central 5. Des plongeurs, sollicités par des ressorts 19 et portant des embouts con-5 ducteurs 20, appuient le registre conducteur 10 contre l'une des parois de la rainure 11. Les vis 21 sont prévues pour régler la pression des ressorts 19 sur les plongeurs. Une vis 22 vient se visser dans le bloc 2 à l'opposé du conducteur intérieur 5. Un intervalle de largeur réglable d est laissé entre la vis 22 et 10 l'extrémité du conducteur intérieur 5. Un contre-écrou 23 est prévu pour empêcher tout mouvement indésirable de la vis 22. Un organe en forme de cône 32 est monté rotatif sur des paliers à bague 33 dans une cavité 34 du bloc 2. L'organe conique 32 fait é-galement saillie dans la partie découpée du registre conducteur 15 10. Cet organe conique 32 comporte une tige 35 filetée à l'une de ses extrémités, tige qui vient se visser dans un trou taraudé dans le bloc 2. L'organe conique 32 comporte également une rainure transversale 36 à son extrémité éloignée de la tige 35. Une broche de commande 37 est également montée dans la cavité 34 et 20 maintenue en position dans ladite cavité par des bagues élastiques de retenue 38. La broche de contrôle 37 comporte une languette 39 qui s'engage dans la rainure 36 de l'organe conique 32. L' organe conique 32 est sollicité par un ressort 40 vers la broche de commande 37. La plaque coulissante 10a comporte une partie en 25 forme de V 41 qui vient porter contre la surface conique de l'organe conique 32. Le réglage radial du registre conducteur 10 vers l'intérieur et vers l'extérieur de la cavité résonante 1 est effectué en faisant tourner la broche de commande 37. Cette broche 37 commande 30 l'organe conique 32 ainsi que la tige 35, au moyen de la languette 39 engagée dans la rainure 36. Il s'ensuit que la rotation de la broche 37 provoque le mouvement vers le haut ou vers le bas de la tige 35 dans le trou fileté dans lequel elle est vissée, modifiant par cela même la position de l'organe conique 32 par rap-35 port à la plaque coulissante 10a. En conséquence, la position du registre 10 est également modifiée, car les ressorts à lames 31 sollicitent les flans en forme de V de la plaque coulissante 10a contre la surface conique. L'action des ressorts du registre d' accord 10 doit être suffisante pour surmonter la résistance de 40 frottement opposée par les surfaces portantes de la rainure 11 6? 00310 2000197 dans laquelle il coulisse, ainsi que la résistance provoquée par la pression des plongeurs sollicités par les ressorts 19. En fonctionnement, l'organe conique 32 doit être d'abord positionné de façon qu'il soit au centre de ses limites de déplaça » 5 ment. Ceci est représenté approximativement dans le dessin de 11 fig. 3. La vis de réglage 30 peut ensuite être réglée pour amener le registre d'accord 10 à la distance moyenne à laquelle il va se déplacer. La rotation de la broche de contrôle 37 dans un sens donné, va entraîner le registre 10 dans un mouvement de couliss-10 ment le long de la rainure dans un sens déterminé, alors que la rotation de ladite broche dans le sens opposé, va entraîner ledit registre dans un mouvement de coulissement dans l'autre ser.". Dans une application caractéristique concernant des longueur? d'onde de l'ordre de 3 cm, ou même moins, la fourchette de mouv:; 15 ment du registre d'accord peut être inférieure à 1,27 mm. Dans des réalisations différentes de la présente invention,; le registre d'accord peut être constitué par un matériau ayant une constante diélectrique relativement plus élevée que celle de l'air. L'effet du déplacement d'un tel registre dans la cavité 20 résonante est similaire à celui décrit ci-dessus, car il provoqu : la variation de capacitance entre les conducteurs intérieur et térieur. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de sec 25 modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés s elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. BAD ORIGINAL 69 00310 9 2000197 5 E Y E K D X C A" T S Q Et g *• Âppairtîil à zv;l';é Cl-M;bro:nâgnétiqtt &'c comprenant; uii conducteur intérieur cylindrique et un ^fcnàucteur extérieur en fc^sxe de boîtier disposé autowr du con-5 uueLeur intérieur, définissant un espace, autour de ce dernier, à JL: intérieur duquel des -sadcs électromagnétiques à une ou plu» sisu: s fréquences de résonance peuvent former des ondes station-naires, caractérisé par le fait q&e le conducteur extérieur corn-ports une rfi*u2i.e longitudinale et que ladit appareil comprend 10 une plaque ou registre d'accord pouvant se déplacer dans ladite raii.ure et 'étendant sur pratiquement la totalité de la longueur àê ladite cavité résonante et Ugc - loycns de réglage montés sur la structure de cavité résonante et portant sur ledit registre û accord pour modifier la dxstanco antre ladit registre d' 15 accord et ledit conducteur intérieure 2. Appareil selon la revendication t.-, caractérisé par le fait que le registre d'acc&rd a un bord extérieur situé hors de la cavité résonante, ledit conducteur extérieur a une surface portante fixée sur lui ou faisant parti- intégrante de lui-même, dis- 20 posée suivant un angle aigu par rapport au bord extérieur du registre d'accord et lec .noyena de réglage comprennent un organe en forme de coin monté coulissant entre ledit bord extérieur et ladite surface portante. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait 25 que les moyens de réglage comprennent un dispositif à vis monté rotatif sur la structure de la cavité et venant porter contre ledit organe en forme de coin pour faire coulisser ledit organe le long de ladite surface portante et un dispositif à ressort monté sur ladite structure de cavité pour solliciter ledit registre 30 d'accord contre ledit organe en forme de coin. 4* Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le registre deaccord est en matériau diélectrique. 5. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le registre d'accord est en métal. 35 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait qa-ii est jjrévu un dispositif à plongeurs sollicités par ressorts, raté swr la structure de cavité et venait; portas, tî'accord pour appuyer ledit registre esatarc ûa cavité. ■Ci- ■■^sxzLI ziZjùt* le i'-j7Gi3âicati©a î» •sssaetérisé par le fait 1BAD ORfGINAL M 00310 " 20m97 «?_- SI w • l i. .' - v. _i • - _• -Ji — il i-icA '.V O.L-' _'VX«Lu,e^«K.Cw 3t Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qiic le registre d'accord est feîi métal® 9® Appareil selon la revendication 8» caractérisé par le fait 5 qu'il est prévu un dispositif réglable à plongeurs sollicités par ressorts9dispositif monté sur la structure de cavité et per--= tant sur ledit registre d'accord pour presser ledit registre centre ladite structure de cavité» 10c Appareil de réglage d'accord selon la revendication 1» ca-10 raetérisé par le fait que le dispositif de réglage oMprèoâ u» organe de réglage monté sur 1e structure de cavité et pouvant se déplacer le long d'un axe coupant le plan dudit registre «Raccord, ledit organe de réglage coopérant avec ledit registre ci uc-cord pour régler la distance séparant ce dernier du conducteur iS intérieur de la eavité. Il® Appareil selon la revendication lô, caractérisé par le fait qu'il coraprend un dispositif à vis po*ar provoquer le déplacemoat de l'organe de réglage le long dudit axe et que l5organe de réglage présente une surface portante inclinée par rapport audit £= 20 xe. 12o Appareil selon la revendication il, caractérisé par le fait que la surface portante est de forme conique* 13® Appareil selon la revendication 10s caractérisé par le fait que ledit registre d'accord comprend une p^èce d'accord qui fai"; 25 saillie dans la cavité et une pièce support qui vierst porter sur ledit orgaïie de réglage, ladite pièce su^^srt étant eosmestée d5 une façon réglable à ladite pièce d'accord. 14. Appareil de réglage d'accord selon la revendicatiea 11, caractérisé par le fait que la pièce d'accord est en matériau dié= 30 lectrique. 15. Appareil de réglage d'accord selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la pièce d8accord est en matériau métallique. 16. Appareil de réglage d'accord selon la revendication 15, ca-35 ractérisé par le fait qu'il est prévu un dispositif réglable à plongeurs sollicités par ressorts, dispositif monté sur la structure de cavité et venant porter sur ledit registre d'accord pour presser ledit registre d'accord contre ladite structure de cavité « SAD ORIGINAL