Brevet FR2081695A1 — publié le 19711210

ri La présente invention se rapporte à des dispositifs électriques à hautes fréquences comprenant une antenne électrique à haute fréquence et ou des moyens de limitation de propagation d'ondes tels que des éléments d'arrêt et a trait également à 5 des fours à hautes fréquences et à hyper-fréquences munis de tels dispositifs. Dans le domaine des hautes fréquences et des hyper-fréquences, il est souvent nécessaire^pour des dispositifs tels que des antennes d'émission et de réception d'ondes électromagnétiques se propageant seulement dans une direction;de prévoir 10 des éléments d'arrêt pour limiter la propagation de ces ondes de manière que l'énergie soit maintenue dans des limites déterminées dans l'appareil. Des dispositifs du type mentionné en premier se composent principalement d'une antenne à haute fréquence quart-cfonde ou demi-onde du type dipole qui est placée en 15 avant d'une surface réfléchissante à une distance de cette surface correspondant approximativement à un quart de longueur d'onde tandis que des dispositifs du dernier type se composent souvent de poches ou d'évidements présentant une profondeur d'un quart de longueur d'onde ou des fentes présentant une longueur d'une 20 demie longueur d'onde, ces parties étant disposées dans une des surfaces mentionnées plus haut ou dans les deux, dans des positions où il est nécessaire d'arrêter la propagation des ondes. Dans certaines applications pratiques de tels dispositifs, il est cependant impossible d'obtenir un contact parfait entre les ex-25 trémités de la surface réfléchissante et les lisières de propagation d'ondes, ce qui limite la capacité d'utilisation du dispositif. En outre, des éléments d'arrêt se présentant sous forme de poches, d'évidements, de fentes, etc. sont seulement actifs dans des plages de fréquences très étroites et permettent, par consé-30 quent, le passage d'une fraction importante de l'énergie qu'on désire arrêter. De telles déficiences posent un problème sérieux, en particulier dans lë cas d'appareils de chauffage à hautes fréquences et de fours ou enceintes de chauffage à hyper-fréquences dans 35 lesquels des produits à chauffer ou à traiter à l'aide d'une énergie électrique à haute fréquence sont introduits dans une cavité qui est ensuite fermée hermétiquement et dans laquelle les produits sont soumis à une énergie à haute fréquence et à hautt intensité, car on ne peut pas tolérer une fuite excessive 40 d'énergie. Les mêmes désirs de limiter les fuites d'énergie à 71 07348 2 ;OR1n / r\ 7 partir d* appareils de chauffage à hautes fréquences s'applique également à des appareils à hautes fréquences plus ouverts. La dose maximale à laquelle le corps humain peut être soumis pendant de longues périodes est de 1 mW d'énergie hyper-fréquence par 5 cm2 de surface du corps. Des doses supérieures sont cependant difficiles à empêcher puisque l'énergie appliquée à un tel appareil est souvent de l'ordre de 1 Kw et plus et que les puissances des appareils de chauffage à hautes fréquences modernes ont tendance à se rapprocher de 10 kW et même de 100 kW„ 10 Ces problèmes et d'autres problèmes connexes sont résolus par le dispositif suivant l'invention qui est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend des ensembles périodiques qui propagent l'énergie électromagnétique appliquée à des vitesses de phase et de groupe de directions opposées et en ce que ladite 15 vitesse de phase est égale ou supérieure à la vitesse de phase 'à laquelle la même énergie est propagée. Des antennes électriques à hautes fréquences et des dispositifs de limitation de propagation d'ondes disposés sur les surfaces conductrices suivant l'invention peuvent agir dans une plage 20 de fréquences bien plus large que des dispositifs similaires connus et vont être décrits dans la suite. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans 25 lesquels : Fig. 1 est un schéma de principe d'un mode simplifié de réalisation de l'invention, agencé pour recevoir et émettre des ondes électromagnétiques et/ou pour limiter la propagation des ondes dans des zones prédéterminées ; 30 Fig. 2 représente un filtre passe-haut du type à mode simple faisant partie du dispositif de la fig. 1 et à l'aide duquel la vitesse de phase et la vitesse de groupe des ondes électromagnétiques sont opposées l'une à l'autre ; Fig. 3 représente un filtre passe-bas à l'aide duquel la 35 vitesse de groupe et la vitesse de phase des ondes électromagnétiques sont orientées dans la même direction ; Fig. 4- est un diagramme pour les filtres représentés sur les fig. 2 et 3» la lettre a désignant la courbe obtenue avec le filtre de la fig. 2 et la lettre b indiquant la courbe obtenue 40 avec le filtre de la fig. 3? 71 07348 2a91695 Fig. 5 représente le filtre passe-haut de la fig. 2, modifié de façon à former un filtre à deux modes; Fig. 6 représente le filtre passe-bas de la fig. 3, également modifié de façon à former un. filtre à deux modes ; 5 Fig. 7 est un diagramme 60 - ^ montrant la relation entre les ondes propagées le long des filtres des fig. 5 et 6, (courbes a et b); Fig. 8 est un diagramme OJ - obtenu avec les filtres de la fig. 5 5 10 Fig. 9 représente une vue d'un premier type de structure bipériodique; Fig. 9a représente une vue en coupe suivant la ligne A-A du dispositif de la fig. 9; Fig. 10 représente une vue d'un autre type de structure bi-15 périodique ; Fig. 10a représente une vue en coupe suivant la ligne B—B du dispositif de la fig. 10; Fig. 11 représente une vue d'un autre type de structure bipériodique ; 20 Fig. 11a et 11b représentent des vues en coupe suivant les lignes C-C et D-D respectivement du dispositif de la fig. 11; Fig. 12 représente une vue en coupe d'un troisième type de structure bipériodique ; Fig. 12a et 12b représentent des vues en coupe suivant les 25 lignes E-E et F-F respectivement du dispositif de la fig. 12; Fig. 13 représente un four à hyperfréquences du type convoyeur ; Fig. 14- représente un autre type de four tunnel ou à bande; Fig. 14a représente une vue en coupe suivant la ligne G-G 30 du four de la fig. 14; Fig. 15 et 16 représentent des fours à hyper-fréquences et des appareils correspondants comprenant une cavité rectangulaire; Fig. 17 représente un premier type de structure périodique bi-dimensionnelle; 35 Fig. 17a et 17b représentent deux vues en coupe suivant les lignes H-H et J-J respectivement du dispositif de la fig. 17; Fig. 18 et 18a représentent deux vues en coupe respectivement suivant les lignes L-L et K-K d'un autre type de structure périodique bi-dimensionnelle ; 40 Fig. 19 et 19a représentent deux vues en coupe suivant les 71 07343 2081695 lignes J>T"».¥ et M-M respectivement l'un .?ar«rs type cls structure périodique "bi-dimensionnelle, et Fig. 20 représente une vue en coupe d'une autre variante. En référence à la fig. 1, le dispositif suivant l'invention 5 comprend une structure périodique. 1 ~t dë préférence une surfaos conductrice 2» Dans le mode de réalisation représenté, la surface 2 comporte un prolongement et la structure périodique est munie d'une surface 4- et d'un prolongement 5 de ladite surface. L'extrémité de la structure périodique 1 qui est la plus rappro-10 chée des prolongements de surface 3, 4- est reliée à un conducteur électrique qui peut être par exemple un conducteur coaxial comportant un conducteur intérieur 6 et un conducteur extérieur 7» Pour des ondes électromagnétiques se propageant le long de ce conducteur, ]a structure périodique 1 "doit établir une vitesse de 15 phase opposée à la vitesse de groupe des ondes. Des structures •qui remplissent ces conditions peuvent être agencées de nombreu-1 ses manières différentes» Elles sont souvent constituées d'éléments de circuit répartis bien qu'en, principe elles puissent être également formées principalement d'éléments de circuit localisés, 20 Sans la description qui va suivre, on va cependant se référer principalement à des éléments de circuit répartis. Une structure périodique telle que la structure 1 représentée sur le dessin qui satisfait aux impératifs mentionnés plus haut se compose d'éléments de circuit concentrés qui comprennent un filtre passe-25 haut associé à des condensateurs S reliés en série et à des inductances 9 connectées elles-mêmes en parallèle, comme indiqué sur la fig. 2. La structure qui assure la propagation d'ondes électromagnétiques avec des vitesses de phase et de groupe orientées dans la même direction correspond au cas d'éléments de cir-30 cuit concentrés de façon à former un filtre passe-bas comportant des inductances 10 reliées en séris et -ie.3 condensateurs 11 connectés en parallèle, comme indiqué sur la fig. 3* TTne structure périodique de propagation d'ondes présentant une période L de longueur est normalement définie par- le diagramme b) - If , \jJ &é-35 signant la pulsation de l'onde êlsatrûïaa'gaétique (ftf = 2 f, £ désignant la fréquence) tandis qixe désigne son angle de phase électrique pour une période L. L'angle de phase peut, dans le cas d'une propagation d'ondes, être également exprimé par la constante de phase ^ « UT /-y, v désignant la vitesse de phase de 4-0 l'onde propagée, de sorte qu'on obtient la relation = j&L. BAD ORIGINAL 71 07343 5 2081695 La fig. 4 représente le diagramme W - pour des ondes électromagnétiques se propageant le long de structures périodiques dans les deux cas suivants : a) la vitesse de phase est opposée à la vitesse de groupe et en 5 conséquence on obtient le diagramme U) - if de la fig. 2 pour des ondes se propageant le long de filtres passe-haut, et b) le diagramme U) - *1 pour des structures périodiques dams lesquelles la vitesse de phase a la même direction que la vitesse de group® et correspond par conséquent à la structure représentée sur la 10 fig. 3» La caractéristique du cas a) est qme l'angle de phase est maximal ( 71 07348 6 2081695 de longueur L et des capacités 12 reliées en parallèle, la capacité pour une période de même longueur entre la surface 2 et la surface de la structure périodique la plus proche de la surface 2. Dans de tels conducteurs à deux modes, deux ondes séparées I 5 et II peuvent toujours se propager, ces ondes étant couplées l'une avec l'autre lorsque leurs vitesses de phase coïncident ou bien lorsque, par rapport à un conducteur, elles dépassent la vitesse de la lumière c ou se rapprochent de cette vitesse. Un graphique représentant de tels conducteurs peut avoir l'allure 10 indiquée sur la fig. 7 où la courbe a correspond au diagramme pour un filtre passe-haut (fig. 2) lorsqu'une surface conductrice 2, 5 est incluse au dispositif, comme indiqué sur la fig. 5» tandis que la courbe b correspond à un filtre passe-bas (fig. 3) lorsque les surfaces 2, 5 sont incorporées au disposi-15 tif de la fig. 6. Pour des fréquences inférieures àt*l^, seules des ondes II sont propagées, comme indiqué dans le diagramme, ces ondes ayant une vitesse de phase v^ qui est légèrement inférieure à la vitesse de la lumière c. Pour des fréquences supérieures à -un 20 couplage se produit entre les ohdes H et les ondes I se propageant le long de la structure périodique 1. Lorsqu'un filtre passe-bas tel que celui de la fig. 6 est utilisé, une transition graduelle entre les ondes II et les ondes I commence dé^à à se produire à la fréquence ^. Lorsqu'on utilise un filtre passe-25 haut correspondant à la courbe a, un couplage de transition entre les ondes I et II se produit à êtes fréquences comprises entre les fréquences Wg et et au voisinage de celles-£ti. Dans cette plage de hautes fréquences (W^- W^)» des ondes I et II sont propagées avec des constantes complexes du type bj = + (^5(+)ô V) 30 bj-j- « + (^(+)d V)» ce qui signifie qu'une onde est propagée à une amplitude croissante tandis que l'autre est propagée à une amplitude qui diminue d'une valeur égale à 1'amplitudefcroissanté. C'est dans cette plage de fréquences que l'antenne et le dispositif de limitation de propagation d'ondes suivant l'invention 35 fonctionnent. L'antenne et le dispositif de limitation de propagation d'ondes suivant l'invention doivent être composés d'une structure périodique 1 du type du filtre passe-haut de la fig.5, qui propage des ondes électromagnétiques présentant des vitesses de phase àt de groupe opposées le long du conducteur et qui doi-4-0 vent être dimensionnées de manière que les ondes électromagnéti 71 07348 7 2081695 ques à transmettre, à recevoir ou à arrêter soient propagées à une vitesse de phase v^ qui est proche de la vitesse de phase Vjj ou égale ou supérieure à celle-ci pour des ondes qui peuvent être propagées entre la structure 1 et les surfaces 2, 5 5 et qui ont une fréquence comprise entre ou proche des fréquences cu2,o> comme indiqué sur la courbe a de la fig. 7» c'est-à-dire des ondes présentant une constante de propagation compbxe comprise dans la zone non hachurée du graphique de la fig. 8. Dans ces conditions, une onde électromagnétique II est pro-10 Pagée entre les surfaces de prolongement 3j 4- en direction de la structure périodique 1 à une amplitude décroissante dans les limites précitées tandis que, dans la structure 1, on obtient une onde I qui est propagée dans la direction opposée avec une amplitude croissante correspondante et qui est couplée par l'in-15 termédiaire des conducteurs 6, 7 à l'extrémité de la structure 1 qui est la plus rapprochée des surfaces de prolongement 3j 4-. Inversement, une onde électromagnétique I pénétrant par ladite extrémité de la structure 1 est propagée avec une amplitude décroissante, en même temps qu'une onde électromagnétique II appa-20 raît entre la surface 2 et la structure 1, cette onde étant propagée dans la direction opposée et à une amplitude croissante, c'est-à-dire dans une direction orientée vers les surfaces 3» 4-où lfonde II continue à être propagée. Si la structure périodique 1 a une longueur appropriée, il peut être suffisant de prévoir 25 seulement six périodes I pour transférer ainsi pratiquement toute l*énergie depuis les conducteurs 6, 7 Jusque dans l'espace situé entre les surfaces de prolongement 3» 4, ou inversement. Lorsqu'à! désire limiter seulement la propagation des ondes, il est inutile de relier les conducteurs 6, 7 à la structure périodique 1, 30 qui fonctionne alors seulement comme un élément d'arrêt. Une onde électromagnétique II qui est propagée entre les surfaces 3» 4-en direction de la structure périodique 1 est couplée avec la structure et est réfléchie à âes extrémités les plus rapprochées des surfaces de prolongement 3» 4, à la suite de quoi l'onde I 35 de la structure 1 est couplée avec une onde II se propageant dans la direction opposée de sorte qu'elle est transférée de cette manière dans l'espace situé entre les surfaces 3j 4- mais avec un sens de propagation opposé à partir de la structure 1. De très bons effets d'antenne et d'arrêt peuvent être obtenus à l'aide 40 d'une structure présentant une pluralité de périodes L. Le nombre 71 07343 8 2081695 de périodes L peut avoir une valeur minimale si l'impédance caractérisée de propagation d'ondes de la structure périodique est choisie à une valeur égale à une impédance correspondante existant entre la surface. 2 et la structure périodique 1. ■ 5 l'antenne et le dispositif de limitation de propagation d'ondes suivant l'invention peuvent être réalisés d'un certain nombre de manières différentes qui sont mises en évidence 'sto les fig. 9, 9a, 10, 10a, 11, 11a, 11b et 12, 12a, 12b. Les fig. 9 et 9a représentent un filtre passe-haut comprenant des conduc-10 teurs 14 en forme de T qui partent d'une surface 5 et entre lesquels sont disposées des parois 15, la surface 5 pouvant comporter des ouvertures destinées à recevoir des connecteurs de conducteurs. Sans les parois 15, la structure 1 devient une structure qui ne propage que des ondes dont les vitesses de phase et 15 de groupe sont orientées dans la même direction. Les parois 15 ' sont par conséquent nécessaires dans ce type de stx-ucture si on désire qu'elles satisfassent aux impératifs.de l'invention. La partie inférieure des parois 14, 15 peut de préférence constituer des conducteurs coaxiaux qui sont court-circuités par la surface 20 5 à l'extrémité inférieure des fig. 9 et 9a et qui se rejoignent à leurs extrémités supérieures dans un corps terminal central qui comporte des surfaces rectangulaires et qui forme des parois séparées et une surface supérieure de la plaque 5. La fig. 9a montre que la structure peut avoir la largeur désirée, bien qu'ëL-25 le soit de préférence divisée en parois 14 comportant des fentes 16 disposées à l'intérieur de chaque quart de longueur d'onde de la largeur de la structure. Des matières absorbant les hautes fréquences peuvent être introduites dans les fentes 16 en vue d'empêcher les ondes électromagnétiques de se propager avec de 50 petites pertes le long des parois 14, 15. Des couplages avec un ou plusieurs conducteurs coaxiaux, avec des conducteurs à bandes ou avec des conducteurs d'ondes 6, 7 peuvent être réalisés par exemple par connexion avec le conducteur ou la paroi 14 la plus proche des surfaces 3» 4, 35 Les fig. 10 et 10a représentent une structure bi-périodique qui comporte, à la place des parois 15, un couplage inductif, ou de préférence une connexion à barrette 17» 18 entre des conducteurs ou parois 14. La structure à couplage inductif peut être reliée à des conducteurs coaxiaux qui peuvent comprendre un pro-40 longement des organes de couplage ou de^conducteurs à barrettes 71 07348 9 2081695 ou "bien qui peuvent être reliés à des conducteurs d'ondes comportant des ouvertures entre les parois 14 les plus rapprochées de la surface 4 et cette surface. Les fig. 11, 11a et 11b représentent une autre structure 5 bi-périodique qui comprend seulement des parois 14 dont la largeur est limitée par des fentes 16 et qui sont décalées alternativement les unes par rapport aux autres. La largeur de paroi peut être comprise approximativement entre un quart et une moitié de longueur d'onde. La hauteur des parois peut être d'environ un 10 quart de longueur d'onde pour des structures telles que celles des fig. 10, 10a et 11, 11a et 11b mais elle peut être légèrement inférieure pour des structures du type des fig. 9 et 9a. La structure bi-périodique peut être reliée à la surface 4, par exemple par des connexions 20. 15 Les fig. 12, 12a et 12b représentent une structure bi-pério dique correspondant à celle des fig. 11, 11a et 11b mais sans les parois 14, cette structure étant simplement formée de surfaces conductrices 19 formées par photo-décapage ou autrement sur un substrat diélectrique placé entre lesdites surfaces et une 20 surface 5. Ces surfaces 19 ont une longueur comprise entre environ un quart et une demi-longueur d'onde et peuvent être alternativement décalées d'une demi-longueur d'onde de la manière indiquée sur la fig. 12. La structure bi-périodique peut être reliée à la surface 4 par exemple à l'aide de coimexions 20 situées entre 25 la structure 1, la surface 19 et la surface 4. La fig. 13 représente un four à hyperfréquences du type convoyeur. Le four comprend une bande électriquement conductrice ou non conductrice 21 entraînée entre des rouleaux 22, 23 par exemple à l'aide d'un moteur 24. La bande passe dans une cavité 30 25, 26 de forme allongée comportant des ouvertures 27, 28, ou bien, dans le cas le plus simple, devant une surface 33 placée au-dessus de la bande et délimitant seulement une cavité 25 au-dessus de la bande (ou en-dessous). A proximité dés extrémités 27, 28 des cavités, il est prévu des antennes et/ou des disposi-35 tifs de limitation de propagation d'ondes 29, 30 suivant l'invention. Un ou plusieurs générateurs à haute fréquence 32, qui peuvent être des oscillateurs à triodes, à magnétrons, à semiconducteurs ou autres, sont reliés aux dispositifs par l'intermédiaire d'un conducteur 31• Les antennes ou dispositifs de limi-40 tation de propagation d'ondes 29, 30 peuvent être placés sur 71 07348 10 2081695 lesdites ouvertures 27, 28 prévues dans toutes les surfaces qui sont entourées par la "bande 21, Si le four est ouvert, c'est-à-dire si une seule surface 33 est placée au-dessus de la bande 21, une surface plus large 34 peut être disposée avantageusement au-5 dessus de la surface 33» la surface 34 étant bien isolée de la surface 33 mais étant placée de préférence à proximité de celle-ci. Cette surface peut, par conséquent, arrêter un rayonnement émis par d'autres surfaces. Dans ce cas, la surface 21 (la bande) et la surface 34 doivent être plus larges que la surface 33. La 10 fourniture d'un courant électrique à haute fréquence peut s'effectuer en différentes positions à l'intérieur de la cavité 25» 26, mais éventuellement seulement d'un côté 25 des deux cavités et dans une zone adjacente à une seule des deux ouvertures d'extrémités 27, 28 de sorte que des dispositifs de limitation de 15 propagation d'ondes 30 suivant l'invention sont placés à proxi-' mité étroite de l'ouverture opposée. Lorsqu'une énergie à haute fréquence est appliquée à 1*antenne 29, l'énergie est propagée entre l'antenne, les surfaces 21, (2, 3, 2) et 33 (4) et des éléments d'opposition 30 qui fonctionnent seulement comme un élé-20 ment d'arrêt. L*élément 30 réfléchit de l'énergie qui n'a pas été absorbée pendant son transfert par la matière située sur la bande 21 et qui est destinée à être chauffée ou bien l'énergie est utilisée par l'élément 30, par exemple pour commander à l'aide d'un signal indicateur la sortie du générateur à haute fré-25 quence 32„ Dans de cas, des conducteurs 31 doivent également être disposés de ce côté. La distance entre les positions de couplage 29» 30 peut avantageusement être choisie à une valeur suffisamment grande pour que la majeure partie de l'énergie haute fréquence appliquée puisse être absorbée par la matière transportée 30 par la bande 21 avant que l'énergiejllatteigne l'extrémité opposée de la bande. Il est évident que, si le four est suffisamment long et transporte une matière absorbant une énergie de la manière précitée, la majeure partie de l'énergie introduite d'un côté, à savoir une énergie à haute fréquence, peut être transmise de 35 la meilleure façon possible aux parties situées aux deux extrémités du four et même en plusieurs endroits situés entre lesdites extrémités. Sous l'effet de l'antenne et du dispositif de limitation de propagation d'ondes 29, 30, suivant l'invention, de l'énergie 40 électrique à haute fréquence est efficacement empêchée de sortir " 073,8 " 203.695 par les ouvertures 27, 28 du four et, en conséquence, on peut introduire de grandes quantités d'énergie électrique à haute fréquence sans que le personnel placé à proximité du four soit soumis à un rayonnement nocif. Si les produits à chauffer dans 5 le four représenté sur la fig. 13 sont chargés dams et évacués du four par ses côtés, par exemple par l'intermédiaire d'ouvertures et de tubes, de tunnels ou de parties similaires et si des éléments d'alimentation et de décharge sont placés au voisinage du dispositif 29, 30, la distance entre la surface 33 (4) et la 10 bande 21 peut être plus grande dans cette zone qu'entre les dispositifs 29» 30 et la bande 31• Dans ce cas, le changement de hauteur peut s'effectuer successivement au voisinage des dispositifs 29, 30. Un autre type de four à bande ou de four tunnel suivant 15 l'invention a été représenté sur les fig. 14- et 14a. Dans le cas de ce four, l'énergie électrique est fournie transversalement à la direction dans laquelle les produits 37 à chauffer sont déplacés ou se déplacent par rapport aux mouvements du four. Le mouvement peut également être engendré dans ce cas par une bande 21, 30 bien qu'il soit également provoqué par un mouvement relatif du four par rapport à une surface qui est de préférence électriquement conductrice. Le four 33 représenté sur les fig. 14 et 14a peut également être fixe par rapport à la surface 21, les produits 37 étant chargés dans le four et déchargés dans des réci-25 pients ou dans des chariots qui peuvent être accouplés ensemble et entraînés le long de l'extérieur du four par un mécanisme d'entraînement approprié. Le four peut également être relevé de manière à s'écarter de la surface 21, les éléments de limitation de propagation d'ondes 30 suivant l'invention étant disposés au-30 tour de l'ensemble de la périphérie du four et étant dirigés vers la surface 21 et placés au voisinage de celle-ci ou bien étant montés sur des roues et pouvant se déplacer sur la surface 21, etc. Lorsque les produits 37 sont chargés de cette manière, le four peut avoir dans sa partie centrale une hauteur plus grande 35 que sur les côtés 35» 36 où l'antenne et les éléments de limitation de propagation d'ondes suivant l'invention doivent être disposés. Les fours de ce type peuvent être utilisés en particulier lorsqu'on a à chauffer de grands objets 37, par exemple des wagons contenant de tels objets, (pierres à désintégrer par une 40 énergie à haute fréquence ou bien une autre substance 33). /1 u/; "i ;>08169S Egalement dans le cas de ce four, me élargie électrique à hauts fréquence peut être fournie en différents endroit* répartis le long des côtés du four sur toute sa longueur et l'antenne 29 et les dispositifs de limitation de propagation d'ondeà 30 suivant 3 1 •invention sont répartis 1$ long des cotés et ég-Hleaent a^ax r::v« trémitës d'entrée 37 et de sortit- >3, o±*n que dans ce demie...-cas, les dispositifs doivent être orientés dans une direction perpendiculaire à l'autre direction transversale. Avec des fours à hautes fréquences suivant l'invention, les 10 surfaces 21 (la "bande 21} peuvent être manies de parois d'étan-ohéitê constituées d'une matière condiictrice et disposées transversalement d'une manière connue en étant pourvues de surfaces planes qui sont orientées perpendiculairement à partir des bords des parois et qui doivent avoir une longueur telle,- considérée 15 dans le sens de déplacement, qu'elles recouvrent approximativement six périodes L des dispositifs cU limitation de propagation d'ondes dans une onde adjacente sczz ouvertures de four 27» 23, J>8, la longueur des dispositifs limitation de propagation d'ondes étant à peu près égale à la moiûié de. la distance sépa-20 rant les parois mentionnées plus haut. Dans un autre cas, les dispositifs de limitation de propagation d'ondes peuvent être répartis sur toutes les surfaces s3étendant à partir des parois mentionnées plus haut. Si la matière 37 est chargée entre lesdites parois ou dans des récipients, des wagons ou des parties 25 similaires, 1'énergie à haute fréquence doit seulement être appliquée lorsque ces unités séparées sont placées on regard d'une antenne émettrice d'énergie construite suivant l'invention. Dans le cas de fours hyper-fréquences fixes destinés à chauffer des produits alimentaires, une énergie hyper-fréquence peut 30 être fournie aux fours par 1* intermédiaire d'antennes construites suivant l'invention, la surface 2 étant, utilisée cosune 1 ''one des parois intérieures du four ou "bien une surface séparée 2 constituée d'une matière conductrice étant placée dans une zone adjacente aux parois intérieures du four, "lesdites surfaces pou-35 vant âfcre incurvées et agencées de manière que la distance qua doit parcourir l'énergie à haute fréquence fournie par 1'antenne suivant l'invention à partir de la paroi du four augmente graduellement. De tels fours comportent souvent une porte par laquelle les produits à chauffer sont charges dans le four. Cette 40 porte doit être fermée hermétiquement de manière que l'énergie BAD 0RIG^IAf " 07348 " 2081695 à haute fréquence ne s'échappe pas lorsque la porte est fermée, ce problème pouvant être résolu en répartissant les dispositifs de limitation de propagation d'ondes suivant l'invention autour de la porte, un espace devant être ménagé entre la porte et les 5 dispositifs de limitation de propagation d'ondes à proximité de la cavité du four; lçôas échéant la porte et le four peuvent être reliés ensemble à l'extérieur du four et de la porte en les amenant en contact l'un avec l'autre. L'antenne et les éléments d'arrêt (les dispositifs de limitation de propagation d'ondes) 10 suivant l'invention peuvent également être utilisés avec d'autres types d'appareils à hautes fréquences que des fours hyper-fréquences. Par exemple avec des types différents de conducteurs destinés à émettre, à recevoir et limiter la propagation d'ondes électromagnétiques présentant des fréquences comprises dans la 15 plage appropriée, les dispositifs suivant l'invention peuvent être dimensionnés et agencés pour remplir les impératifs définis plus haut. Cela est applicable à une propagation d'ondes le long de conducteurs plans, de conducteurs tubulaires et de conducteurs coaxiaux et l'invention peut également s'appliquer à des 20 propagations d'ondes dans une direction azimuthale et par conséquent également à des structures annulaires (spatiales) ou bien à des espaces hélicoïdaux. Une antenne et des éléments d'arrêt de rayonnement suivant l'invention peuvent également être utilisés pour interrompre une 25 énergie électrique à haute fréquence, d'une pulsation égale ou supérieure à OJ mais inférieure à la pulsation pour laquelle la vitesse de phase le long de la structure est égale à la vitesse de la lumière ç ou proche de celle-ci, en disposant la surface 2 à proximité ou à une certaine distance de la structure 1 ou bien 30 en enlevant complètement la surface de la structure. Une telle possibilité de ralentissement ou d'arrêt de l'énergie électrique à haute fréquence est particulièrement intéressante pour des appareils à hautes fréquences où du personnel risque d'être placé au voisinage de l'appareil, par exemple dans le cas de fours hyper-35 fréquences. Un exemple d'arrêt d'énergie à haute fréquence, qui est également destiné à montrer comment des fours hyper-fréquences comprenant des dispositifs suivant l'invention peuvent être utilisés, a été mis en évidence sur les fig. 15 et 16. 40 Le four ou appareil hyperfréquence représenté sur les fig.15 71 Û7348 71 U/i 2031695 et 16 comprend une cavité rectangulaire pourvuede parois conductrices 40 et d'une ouverture 41, cette cavité pouvant éventuellement avoir une autre forme géométrique, par dxemple une forme elliptique. Il est prévu de préférence sur la surface de fond 42 5 du four ou sur l'une des surfaces latérales 43, 44, 45 une ou plusieurs antennes 46 suivant l'invention, les antennes étant orientées de manière que des ondes électromagnétiques puissent être transmises seulement dans la direction transversale, c'est-à-dire le long des côtés 42, 43, 44, 45 et non transversalement 10 côté 46 et à l'ouverture 41. Une énergie électrique à haute fréquence ou hyper-fréquence est appliquée à l'antenne 46 à partir d'un ou plusieurs générateurs hautes-fréquences 47 placés dans des positions adjacentes au four, de préférence en-dessous de celui-ci. Dans le mode de réalisation le plus simple, la ma-15 tière à chauffer peut être chargée dans le four sur une surface •conductrice 48 placée au-dessusde l'àhtënhë de manière que l'énergie électrique à haute fréquence émise par l'antenne puisse être transférée entre le côté inférieur de la surface et l'antenne 46 vers son côté supérieur où les produits à chauffer sont 2) placés et soumis à l'énergie à haute fréquence. La surface 48 joue par conséquent le rôle des surfaces 2 et 3 du mode de réalisation de la fig. 1. L'énergie qui est réfléchie ou qui n'est pas absorbée par les produits continue à se propager autour de la plaque 48 vers son côté inférieur et est ensuite soit réflé-25 chie par 1*extrémité arrière de l'antenne 46, soit, si les extrémités de l'antenne ont également la forme d'une antenne, reçue et éventuellement absorbée par une charge à haute fréquence placée dans cette position, et/ou utilisée comme signal pour commander la sortie d'un générateur haute fréquence, et/ou renvoyée par 30 l'intermédiaire d'éléments d*atténuation à l'antenne émettrife 46. La surface 48 est de préférence montée sur des supports isolés 49 formés d'une matière diélectrique présentant de faible perte haute fréquence. La surface conductrice 48 peut, dans le cas le plus simple, comprendreuune plaque métallique, par exem-35 pie d'aluminium, mais elle est de préférence formée d'une matière diélectrique présentant de très faible perte à haute fréquence, par exemple une matière plastique ou une matière céramique qui est revêtue superficiellement par des techniques de photodécapage ou d'une autre matière appropriée à l'aide de couches électrique-40 ment conductrices et mutuellement isolées ou bien d'enroulements 71 07348 15 2081695 filamentaires 50 (fig. 16) qui sont soit reliés entre eux, soit agencés pour former une ou plusieurs spirales entoui'ant la surface 48 de manière que seules des ondes électromagnétiques propagées dans la direction transversale au four, c'est-à-dire seu-5 lement des ondes progressant le long des côtés 43, 44, 45 puissent être propagées le long des couciies ou bandes conductrices 50. On est ainsi assuré de réduire au minimum la propagation des ondes électromagnétiques dans d'autres directions. Si les bandes conductrices forment une hélice, l'antenne qui transmet une éner--10 gie électromagnétique peur être placée d'un côté de la surface, par exemple dans une position rapprochée de la surface 46, les bandes situées au-dessus de l'antenne étant de préférence aussi larges que celle-ci et étant décalées par rapport à l'antenne 46 après une spire, éventuellement avec une largeur sensiblement 15 réduite, pour ne pas pouvoir être couplées de façon appréciable avec ladite spire. Une disposition similaire peut être utilisée à l'extrémité opposée de l'hélice afin que l'énergie qui n'a pas été absorbée par les produits situés sur l'hélice soit iceçue par une antenne disposée sur ledit coté, de préférence à proximité 20 de l'ouverture 41. L'énergie électrique à haute fréquence peut également être réfléchie sur ledit côté, par exemple en faisant en sorte que la dernière spire de l'hélice soit reliée à elle-même ou bien en disposant en ce point un élément d'arrêt de rayonnement suivant l'invention, la plaque 48, qui est formée complè-25 tement d'un métal ou d'une matière diélectrique présentant une surface 50 conductrice seulement dans une direction ou dans la direction de l'hélice, peut être fixée sur le couvercle utilisé pour obturer l'ouverture 41. Lorsque le couvercle est ouvert, la plaque 48 est simultanément éloignée de l'antenne 46, ces éléments 30 pouvant «tre agencés de manière à ne pas pouvoir transmettre une énergie électrique à haute fréquence. Suivant une variante de l'invention, on peut prévoir dans des fours hyper-fréquences munis du système suivant l'invention des surfaces 52 isolées, très conductrices, reliées entre elles 35 et situées de préférence à proximité étroite des surfaces intérieures 42, 43, 44 et 45 en étant étroitement espacées de celles-ci. La surface 52 peut alors fonctionner de la même manière que la surface 4 espacée des parois du four de la fig. 1. La surface 52 est isolée des surfaces intérieures du four (42 à 4-5) par une 40 matière diélectrique présentant de faible perte à haute fréquence. 7 5 10 15 20 25 30 35 40 l 07348 "j A /_ V" ' '8169b La surface 52 peut également être constituée d'une matière diélectrique présentant de faible perte à haute fréquence et sur laquelle les bandes conductrices produites par des techniques de photo-décapage ou d'une autre manière appropriée sont; de préférence reliées entre elles ou sont agencées également de façon à former une hélice par rapport aurc surfaces 42 à 45 situées à proximité de la cavité intérieure centrale du four et de la surface 48 « De cette manière on est assuré qu'une énergie électrique à haute fréquence soit seulement propagée entre les "bandes eonduc-trices et les surfaces indiquées plus haut, par exemple la surface 48 des xig. 15» 16» Puisque l'antenne suivant l'invention reçoit et émet seulement dans une direction une énergie électrique à haute fréquence, des fours hyper-fréquences par exemple qui sont équipés de tels dispositifs, peuvent être construits de façon à ne pas entrer es. résonance, c'est-à-dire que des ondes électromagnétiques peuvent être émises, propagées seulement dans une direction et reçues aux extrémités du four, en étant éventuellement absorbées ou "bien en étant renvoyées à l'extrémité dsentrée par l'intermédiaire d'un second chemin conducteur. Des fours hyper-fréquences et à hautes fréquences similaires à celui des fig. 15, 16 peuvent également être construits sous formes de fours-tunnels, une ouverture étant prévue également sur le côté 46. Si le four est long (profond) il peut être utilisé même lorsque les côtés 46, 41 sont ouverts. Eventuellement, le diamètre du four peut être supéi'ieur ou inférieur dans la zone de génération de l'énergie électrique à haute fréquence. Des fours-tunnels suivant l'invention peuvent également être construits de manière que l'énergie électrique à haute fréquence puisse se propager également dans la direction longitudinale du four, par exemple en disposant des antennes et des éléments d' arrêt suivant l'invention dans les ouvertures du four-tunnel à proximité étroite desdites ouvertures et en les dirigeant vers celles-ci (fig*. 13). La plaque 48 .«issociéa à la surface conductrice 15 peut dans ce cas, et également lorsque les ondes sont; propagées dans la direction transversale, comprendre une bande sans fin 21 traversant le four. Elle peut être reliée en arrière de l'antenne et de l'élément d'arrêt suivant l'invention à la surface 2 ou bien on peut prévoir des éléments d'arrêt classiques et/ou des matières à perte de rayonnement qni réfléchissent et/ou absorbent 71 073,8 " 2081695 une énergie électrique à haute fréquence. Autrement, la surface 2 n'a jamais besoin d'être reliée aux extrémités arrière desdits dispositifs. Un avantage important obtenu avec des fours munis de dispo-5 sitifs construits suivant l'invention consiste en ce que l'énergie à haute fréquence peut se propager dans des chambres de grands fours où il n'existe aucune structure périodique, l'énergie pouvant encore être retransmise par réflexion par lesdites extrémités du four. Dans des chambres de grands fours ne compor-10 tant pas de structures périodiques, l'énergie électromagnétique peut être propagée avec des pertes bien inférieures et une répartition plus uniforme sur de plus grandes surfaces et sur des articles plus encombrants que dans des fours où le transfert d'énergie auxdits objets 37 s'effectue par l'intermédiaire de struc-15 tures périodiques, en particulier si les objets situés dans la chambre du four propagent des ondes électromagnétiques d'une vitesse de phase retardée payfrapport à la vitesse de la lumière. Des fours hyper-fréquences fonctionnent souvent à des fréquences comprises entre 2400 et 2500 MHz mais, avec des disposi— 20 tifs suivant l'invention, ils peuvent fonctionner à des fréquences à la fois supérieures et inférieures à la plage précitée, par exemple à des fréquences comprises entre 13 000 et 22 250 MHz et également à des fréquences inférieures à 10 kHz. Lorsqu'une énergie électrique à haute fréquence est propa-25 gée dans l'espace, par exemple dans la cavité d'un four hyper-fréquence, cette propagation de l'énergie se produit souvent dans des directions différentes, en fonction du profil et de la position des articles introduits dans la cavité. En conséquence il est impossible de limiter la propagation de l'énergie à l'aide 30 de dispositifs qui ne propagent des ondes électromagnétiques que dans une direction. Suivant l'invention, l'antenne et le dispositif de limitation de propagation d'ondes qui sont capables de propager des ondes électromagnétiques dans différentes directions se composent 35 de structures périodiques agissant dans deux dimensions, c'est-à-dire des structures bi-dimensionnelles présentant la même forme dans deux dimensions et propageant des ondes électromagnétiques d'une manière similaire à des structures périodiques comportant seulement une direction de propagation, comme décrit plus haut. 40 On va maintenant décrire la construction de telles structu 71 07348 18 2081695 res périodiques bi-dimensionnelles en référence aux fig 17, 17à, 17£, 18, 18a, 19» 19a et 20. La structure périodique bi-dimensionnelle suivant l'invention peut être similaire à la structure 1 des fig. 9 et 9a mais 5 elle doit avoir la même forme structurale même dans une direction perpendiculaire au sens de propagation, comme indiqué dans la fig. 17a» c'est-à-dire que les rainures 16 doivent de préférence avoir une largeur égale à celle de l'intervalle existant entre les parois 14- en forme de S tandis que les parois 14 si-10 tuées dans la zone des parois 15 et de la surface 5 doivent également être aussi rapprochées et avoir une forme de T, les parties inférieures des parois 14, 15 comprenant de préférence des conducteurs coaxiaux qui sont court-circuités par la surface 5 à la partie inférieure des fig. 9 et 9a et qui se rejoignent à 15 l'extrémité supérieure en formant un corps terminal central qui ' comporte des surfaces rectangulaires et qui forme des parois écartées et une surface supérieure au-dessus de la surface 5» Il n'est pas nécessaire que les dimensions structurales des prolongements de la structure soient identiques. Bien qu'il soit 20 avantageux que ces prolongements soient placés perpendiculairement entre eux, ils peuvent en pratique être orientés d'un angle quelconque l'un par rapport à l'autre» Il n'est également pas nécessaire que les structures bi-dimensionnelles aient exactement la forme représentée sur les fig. 9 et 9a; en effet, elles 25 peuvent être agencées différemment, à condition d'assurer, suivant l'invention, une propagation d'ondes électromagnétiques avec des vitesses de phase de groupes opposés dans des directions bi-dimensionnelles . Des dispositifs construits suivant l'invention peuvent être 3) utilisés comme des dispositifs de limitation de propagation d'ondes dans des chambres comportant des ouvertures qui sont grandes par rapport à la longueur d'onde de l'énergie à haute fréquence, même lorsque le dispositif ne comporte pas la surface 2. Le dispositif de limitation de propagation d'ondes agit également dans 35 de telles conditions si la fréquence de l'énergis électrique coïncide avec la fréquence à laquelle des ondes électromagnétiques sont propagées le long des structures,mentionnées plus haut à une vitesse déphasé coïncidant avec la vitesse de la lumière ou supérieure à celle-ci. 71 07348 19 2081695 Lorsque des dispositifs suivant l'invention sont placés en regard l'un de l'autre et lorsqu'il n'existe pas de surface 2 (surface conductrice) disposée entre eux, le dispositif en opposition doit, dans le cas d'une antenne, être également une 5 antenne qui est alimentée le la même manière soit dans la sème phase, soit dans une phase opposée, ou bien le dispositif en opposition doit être déplacé à l'extérieur de la zone de l'autre. Si la surface conductrice 2 est une bande transporteuse sans fin, elle peut être formée d'une manière isolante sur la-10 quelle une surface conductrice 50 est déposée parallèlement à une hélice ou perpendiculairement à la direction de transport de la bande, comme indiqué sur la fig. 16, Les â;ructures périodiques peuvent être construites différemment. Ainsi, par exemple, elles peuvent être placées de niveau avec une surface conductri-15 ce, appelée surface de mise à la terre, dans laquelle des ouvertures sont prévues dans les surfaces limites extérieures des corps terminaux centraux de la structure 1. Ces structures peuvent être constituées par des structures bipériodlques bidimen-sionnelles comme indiqué,par exemple, sur les fig. 10, 10a, 11, 20 lia, 11b, 12, 12a et 12b, etc. 71 07348 2081695 REVEïïDICA'IIGITS 1. Dispositif pour traiter des ondes électriques à hautes fréquences, comprenant des antennes et des éléments de limitation de propagation d'ondes installés dans un appareil hyper- 5 fréquence dans lequel une énergie électromagnétique à haute fréquence est fournie par un générateur approprié, caractérisé en ce que lesdits éléments de limitation de propagation d'ondes comprennent des structures périodiques qui propagent l'énergie électromagnétique appliquée avec une vitesse de phase et une •10 vitesse de groupe orientées dans des directions opposées et en ce que ladite vitesse de phase dans la structure est égale ou supérieure à la vitesse de phase à laquelle l'onde se propage au voisinage de la structure. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 que ledit appareil est constitué par un four à haute fréquence dans lequel l'énergie à haute fréquence fournie par le générateur est introduite dans une cavité comportant des parois conductrices et des ouvertures par lesquelles des objets à soumettre à ladite énergie peuvent être introduits dans le four et sortis 20 de celui-ci et en ce que lesdites structures périodiques sont agencées de manière à limiter la propagation d'une énergie électromagnétique par lesdites ouvertures ou en d'autres positions intérieures au four. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce 25 que les structures périodiques font partie d'au moins une des parois entourant chaque ouverture. 4-, Dispositif suivant la revendication J, caractérisé en ce qu'une des parois de l'ouverture située en face de la structure est agencée parallèlement à cette dernière. 30 5* Dispositif suivant la revendication 4-, caractérisé en ce que ladite paroi est à une distance de la structure égale à au moins une demi-longueur d'onde de l'onde à haute fréquence appliquée à la structure. 6. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce 35 que le nombre d'éléments périodiques de la structure dans la direction de propagation des ondes est au moins égal à trois. 7. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'antenne est reliée auxdites structures périodiques et est utilisée pour introduire dans le four et evacuer de celui-ci une 4-0 énergie électrique à haute fréquence dans une direction détermi- 71 07348 21 2081695 née. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérise en ce que la structure périodique est périodique dans deux directions et est susceptible de propager et de recevoir des ondes éiectro- 5 magnétiques dans plusieurs directions dans une surface plane ou dans une surface incurvée. 9. Dispositif suivant la revendication 4-, caractérisé en ce que la paroi parallèle comporte une autre structure périodique propageant des ondes électromagnétiques avec une vitesse de phase 10 inférieure ou égale à celle de ladite première structure périodique.