Brevet FR2080873A1 — publié le 19711126

L'invention concerne un dispositif â micro-ondes, comportant d' une part un cylindre d'écartement creux, en matériau diélectrique, qui, à ses faces terminales, est obturé par des contacts électriquement conduc-teurs, et d'autre part une diode semi-conductrice, placée â l'intérieur du 5 cylindre, une électrode de la diode étant raccordée directement à un des contacts alors que l'autre électrode de la diode est raccordée à l'autre contact par l'intermédiaire d'un fil d'alimentation. Un tel dispositif à micro-ondes est connu de la publication "Proceedings of the IEEE", pages 539 et 340, parue en mars 19^9» Pour ob-10 tenir un oscillateur, le dispositif en question est placé dans une cavité de résonance qui, â l'aide d'un diaphragme est adaptée â une charge formée par un guide d'ondes. On est alors confronté avec le problème d'adapter l'une à l'autre la cavité de résonance et la diode semi-conductrice entourée de l'en-15 veloppe formée par le cylindre d'écartement et les contacts,et d'accorder cet ensemble à une fréquence d'oscillateur désirée. Une difficulté réside dans la réactance du cylindre d'écartement, celle-ci se manifestant. tant dans les conditions d'adaptation que dans les conditions d'accord. Par conséquent, dans le dispositif semi-conducteur connu, on s'efforce de ré-20 duire, dans la mesure du possible, la capacité et l'inductance de l'enveloppe. Avec de telles faibles valeurs de la capacité et du coefficient de self du cylindre d'écartement, il est possible d'adapter de cette manière simple, l'une à l'autre, la diode et la cavité de résonance, et de réaliser un« large portée d'accord dont les fréquences peuvent être obtenues â 25 l'aide de moyens mécaniques. Par une nouvelle conception du dispositif à micro-ondes mentionné dans le préambule, l'invention veut, tout en permettant une construction extrêmement simple, éliminer la capacité et l'inductance de l'enveloppe comme facteurs dans les conditions d'adaptation et d'acoord, afin de 30 pouvoir réaliser ainsi un accord â des fréquences encore plus élevées, et une adaptation encore plus simple». Le dispositif à micro-uudes, conforme à l'invention, est remarquable en ce que l'espace, limité par la surface extérieure du cylindre d'écartement et les surfaces des contacts situées du côté intérieur de ce cy-35 lindre, a une forme telle que ces surfaces, comptées â partir de la surface extérieure du cylindre d'écartement, fonctionnant comme ouverture de découplage, forment successivement un transformateur d'impédance et une cavité de résonance, alors que la longueur électrique de ce transformateur est aproximativement égale au quart de la longueur d'onde correspondant à 40 la fréquence de résonance de la cavité avec les impédances qu'elle con- 70 37946 2 2080873 tient. Comme avantage supplémentaire, on obtient que les résistances de passage entre les contacts et la structure de guides d'ondes dans laquelle le dispositif à micro-ondes est placé, ne sont pas situ&sâ l'inté-5 rieur de ladite cavité du dispositif â micro-ondes, de sorte que lesdites résistances ne font pas partie du circuit des courant* haute fréquence de la cavité de résonance, le dispositif étant ainsi à même de débiter une puissance haute fréquence plus élevée. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout 10 donné â titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut ê-tre réalisé*• La fig. 1 représente un ensemble connu formé par une enveloppe â diode semiconductrice. Les figures 2, 3» 4 et 5 illustrent quatre modes de réalisation 15 de dispositifs â micro-ondes, conformes à l'invention. Les figures 6a et 6b illustrent un mode de réalisation d'un dispositif à micro-ondes qui comporte plusieurs diodes. Les figures 7 et 8 illustrent deux exemples de réalisation du dispositif à micro-ondes placé dans des structures de guide (s) d'ondes. 20 Sur la fig. 1, l'ensemble connu comportant une enveloppe à diode semiconductrice 3) est formée par un cylindre d'écartement céramique creux 1 dont un côté est obturé par un contact 2 auquel est raccordée directement une électrode de la diode D. Ce contact 2 fonctionne d'une part comme une première borne de connex ion électrique pour la diode, et d'autre part 25 comme élément thermiquement conducteur pour évacuer la chaleur engendrée dans la diode. L'autre électrode de la diode D est raccordée pratiquement au centre d'un fil d'alimentation 4 dont les extrémités sont connectées à un contact 3en forme de disque, qui obture l'autre côté du cylindre d'écartement et qui fait office de deuxième borne de connexion électrique 30 pour la diode D. Pour obtenir un oscillateur, cette diode semiconductrice è enveloppe est placée dans une cavité de résonance munie d'un transformateur d'impédance réalisé comme diaphragme iris pour être adaptée à la charge raccordée à la cavité. La capacifé du cylindre d'écartement céramique est aussi réduite que possible et est égale â 0,14 pF. Toutefois, cette 35 capacité shunte le montage en série de l'impédance de la diode et de celle du fil d'alimentation, et contribue à déterminer l'impédance haute fréquence de la diode, ce qui, d'une part, influence la fréquence de résonance du système entier et, d'autre part, rend difficile l'adaptation de la diode à enveloppe à la cavité de résonance et à la charge extérieure. En outre, les courants haute fréquence traversent les résistan 70 37946 3 2080873 ces de passage des connexions des contacts 2 et à la cavité de résonance ce qui cause une perte de puissance haute fréquence* La construction du dispositif à micro-ondes conforme à l'invention et représenté sur la figure 2, vise, par une nouvelle configuration, 5 à éliminer ces inconvénients, ce qui est obtenu en incorporant la cavité d# résonance et le transformateur d'adaptation dans l'enveloppe de diode, ce qui par rapport â l'enveloppe de diode illustrée sur la fig. 2, n'est pas plus compliqué et â peine plus coûteux. Sans ce qui suit, on donne uniquement la description des consti-10 tuants se rapportant â l'exemple de réalisation illustré sur la fig. 2 et différentsde ceux représentés sur la fig. 1• Sur 3a flg. 2, 3e cjiindie d'œsrteiEnt creux est en matériau diélectrique àïbrte constante _ / dâtectriqiB. £ , par exemple c ■ 10. Le contact 2 est un cylindre massif de même diamètre que le diamètre extérieur du cylindre 1, ce diamètre é-15 tant par exemple de 8 mm. Le contact 3 est formé par un anneau plan 3* et un disque 3n* L'anneau 3' s un diamètre intérieur qui est égal â celui (par exemple 3 n>) du îcylindre d'écartement 1, et est par une de ces faces raccordé è ce cylindre. Les diamètres extérieurs de l'anneau 3' et du disque 3" sont égaux et légèrement supérieurs à celui du cylindre 1. Bu 20 côté où l'anneau plan 3* est raccordé au disque 3"» le diamètre intérieur de l'anneau 3" est légèrement plus grand sur une petite partie de la hauteur, de sorte que l'on obtient un bord sur lequel sont fixées les extrémités du fil d'alimentation. La fréquence de résonance de l'impédance réactive de la diode, 25 du fil d'alimentation et de l'espace limité par la surface intérieure du cylindre d'écartement et les contacts, est d'environ 10 6Hz. Pour les dimensions données â titre d'exemple, la longueur radiale électrique du cylindre d'écartement atteint environ un quart de la longueur d'onde correspondant à cette fréquence de résonance et fait office de transformateur 30 A/4 par lequel l'impédance de l'espace intérieur faisant office de cavité de résonance limitée par la surface intérieure du cylindre d'écartement et les contacts, et de valeur comprise entre environ 1 et 2 ohms, est adap tée i l'impédance de la configuration de guide (s) d'ondes raccordée à la surface extérieure du cylindre d'écartement, cette dernière impédance é-35 tant de l'ordre de 50 à 400 Ohms. La capacité du cylindre d'écartement est située â l'extérieur de l'espace limité par la surface intérieur du cylindre et les contacts, cet espace forme, avec l'impédance réactive de la diode 3) et du fil d'alimentation 4» un circuit de résonanoe* Il en résulte que cette capacité ne joue plus aucun rôle ni dans la fréquence de 40 résonance ni dans l'impédance vue à partir de la diode, ce qui facilite BAD ORIGINAL 70 37946 4 ' .'2080873 l'adaptation de lffimp Le transformateur A/4 peut être réalisé aussi d8une autre fs~ 10 y on, la fig. 4 en donnant un exemple e Sur" cette figure, le cylindre aassif 2 est muni d'une canalisation circulaire centrale 21 pratiqué© dans l'extrémité de cylindre raccordée â la diode Dg tandis qua l'axmsau plan 31 est muni à8un cylindre montant creux 51 coopérant ave© la canalisation 21 et présentant un* hauteur 15 qui est inférieure â eella dm cylindre 1 ©t la profondeur de ladite canalisation 21s le diamètre extérieur de ce cylindre 31 étant inférieur au plus grand diamètre de la canalisation et le diamètre intérieur de celle-ci. On obtient ainsi un labyrinthe qui avec le cylindre d'écartement 1 forme le transformateur /\/4® Le dispositif § micro-ondes peut également 20 être rendu facilement aocordable, ce dont 1» fig.5 montre un exemple de réalisation. Comparé avec l'exemple illustré sur la fig. 3» celui illustré sur la fig. 5 n'a comme différence que le disque 3" de la figOçpi a é-té remplacé par un cylindre métallique 13 dont un alésage axial est muni d'un pas de vis intérieur ©t a un diamètre qui correspond au diamètre in-25 térieur du cylindre 1. Bas® ledit alésage, on a introduit un cylindre diélectrique 14 sœii d6sas pas de vis extérieur. L'extrémité de ce cylindre, dirigée -vers l'intérieur, est munie d'une couche métallique conductrice 15 Lorsqu'on fait tourner le cylindre diélectrique,celui-ci est déplacé vers lo haut et vers la bas5 de sorte que 1e espace intérieur du dispositif & 30 micro-ondes subit dee variations qui font varier la fréquence de résonance du dispositif. Pour obtenir une puissance plus élevée, on peut brancher plusieurs diodes encre les contacta 2 et 3» On est alors confronté avec la difficulté que les tensions de claquage de ces diodes sont différentes. 55 L'exemple de réalisation illustré sur les figures 6a et 6b ob via â cet inconvénient• Sur ces figures, on a représenté un dispositif â micro-ondes qui comporta quatr©'diodes semiaonductrices IL a D. 0 Quatre 1 4 entailles orthogonales pratiquées â la seie divisent l'anneau 3' at le dis que 5" en quatre secteurs identiques S. â S.» 1 4 40 1 ohaooa fls o®s secteurs9 on s'a raccordé que l©s â@iis oxtrémi- BAD ORIGINAL 70 37946 2080873 tés du fil d'alimentation 4 d'une seule des diodes IL â D.» 1 4 Far la division en secteurs, chacune de ces diodes peut Stre connectée à une source de tension d'alimentation distincte non représentée pouvant être ajustée à la tension requise pour la diode. Pour interconnec-5 ter les diodes, les fils d'alimentation 4 des diodes I) associées 2 des secteurs limitrophes sont placés parallèlement et très proches l'un de 1' autre sur une grande partie de leur longueur. A remarquer que la fréquence de ce dispositif à micro-ondes peut être réglée électriquement lorsqu'une des diodes semiconductrices est uti-10 lisée comme capacité variable. Sur la fig. 7» on a illustré un exemple de réalisation d'un guide d'ondes rectangulaire comportant un dispositif à micro-ondes conforme 2 l'invention» A cet effet, les côtés larges du guide d'ondes 8 sont munis chacun d'un alésage, ces alésages étant situés l'un en face de l'autre. 15 Dans l'alésage d'une des faces, on a placé un cylindre massif 5 qui à 1' aide d'une couche isolante 7 s'adapte, â serrage, dans ledit alésage et qui présente une extrémité élargie, qui lors de l'introduction du cylindre 5* fait en sorte que cette extrémité ne pénètre que sur une profondeur déterminée dans le guide. Par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas, on raccor-20 de i ce cylindre 5 une borne d'une source de tension non représentée dont l'autre borne est raccordée au guide d'ondes. L'autre alésage est muni d' un pas de vis intérieur 16 dans lequel est logé un cylindre massif 6 muni d'un pas de vis extérieur. Le dispositif â micro-ondes conforme à l'invention est placé entre les faaes terminales des cylindres 5 et 6, dirigées 25 l'une vers l'autre. Le piston 9 est ajusté de façon que la charge reçoive la puissance maximale. Four échanger le dispositif à micro-ondes, il suffit de dévisser uniquement le cylindre 6 et de le revisser ensuite, et dans le cas où l'on choisit un dispositif avec une autre fréquence de résonance, il suffit d'ajuster en plus le piston 9* 30 La fig. 8 illustre la façon dont un dispositif à micro-ondes conforme à l'invention est placé dans un conducteur coaxial. L'extrémité deB conducteurs extérieurs 11 du guide d'ondes coaxial est munie d'un pas de vis intérieur 20 dans lequel est logé un cylindre massif 10 muni d'un pas de vis extérieur. Du côté intérieur, le conducteur extérieur 11 est 35 muni d'un boulon 21 à symétrie de révolution, dirigé vers l'intérieur et laissant à découvert une ouverture dans laquelle s'adapte le dispositif à micro-ondes conforme â l'invention. Ce dispositif est placé entre l'extrémité du conducteur intérieur 12 et le cylindre massif 10. Par ailleurs, la source de tension d'alimentation non représentée est raccordée entre le 40 conducteur intérieur et le conducteur extérieur du cable coaxial â travers t>rtU ORIGINAL 70 37946 2080873 un filtre passe-lsas» Sur les figures 7 et 8, les résistances de passage entre le cylindre 5 et le contact 3, le cylindre 6 et le contact 2, le contact 3 et le conducteur intérieur 12, et le contact 2 et le cylindre 10 n'ont pas beaucoup d'importance, étant donné qu'elles ne font pas partie du circuit de résonance du dispositif. La figure permet de se rendre compte que le dispositif à micro-ondes peut être facilement échangé, ce qui offre de nombreuses possibilités d'emploi. BAD ORIGINAL 70 37946 7 2080873 REVENDICATIONS 1. Dispositif comportant d'une part un cylindre d'écartement creux, en matériau diélectrique, qui à ses faces terminales est obturé par des contacts électriquement conducteurs, et d'autre part une diode 5 semiconductrice placée à l'intérieur du cylindre, une électrode de la diode étant raccordée directement à un des contacts alors que l'autre électrode ia la diode est raccordée à l'autre contact par l'intermédiaire d» irn fil d'alimentation, caractérisé en ce que l'espace, limité par la surface extérieure du cylindre d'écartement et les surfaces des contacts si-10 tuées du côté intérieur de ce cylindre, a une forme telle que ces surfaces, comptées à partir de la surface extérieure du cylindre d'écartement, fonctionnant comme ouverture de découplage, forment successivement un tranformateur d'impédance et une cavité de résonance, alors que la longueur électrique de ce transformateur est approximativement égale au 15 quart de la longueur d'onde correspondant â la fréquence de résonanoe de la cavité avec les impédances qu'elle contient* 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur d'impédance est formé par le cylindre d'écartement diélectrique. 20 3* Dispositif selon la revendication 1i caractérisé en ce que la surface d'un des contacts, située du côté intérieur du cylindre d'écartement est munie d'un évidement annulaire élaboré autour de l'axe de ce cylindre, alors que la surface de l'autre contact, située du côté intérieur dudit cylindre est munie d'un cylindre creux montant dont l'axe coïncide 25 avec celui de 1'évidement annulaire. 4* Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on a placé plusieurs diodes semiconductrices dont chacune est associée à un fil d'alimentation distinct, alors qu'un des contacts est divisé en un nombre de secteurs isolés correspondant au nombre de diodes 30 et qu'à travers le fil d'alimentation associé, chacune des diodes est raccordée entre un secteur adjoint individuel du premier contact et l'autre contact. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison des fils d'alimentation aux secteurs est telle que, sur une grande 35 partie de leur longueur, les fils d'alimentation conduisant à des secteurs limitrophes sont parallèles et situés l'un près de l'autre. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 â 5» caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins deux diodes semiconductrices dont au moins une a une capacité pouvant être réglée par une tension. 40 7* Dispositif selon l'une des revendications 1 â 6, caractérisé en ce que l'accord de la cavité de résoimaonce est assuré par des moyens mécaniques. BAD ORIGINAL