Brevet FR2236288A1 — publié le 19750131

L'invention est relative à un résonateur coaxial de très bonne qualité. Dans la technique des hautes fréquences, en particulier dans la fabrication de filtres pour les aiguillages image/son des émetteurs de television, on a besoin de résonateurs de qualité particulièrement bonne que l'on doit faire fonctionner avec des puissances réactives très élevées. De tels résonateurs doivent respecter une autre exigence, savoir une très grande aptitude d'accord qui peut atteindre jusqu'à une octave, la qualité et les conditions de couplage ne devant alors que peu varier. De plus, il doit être possible de régler ces valeurs à l'aide de moyens simples. Pour respecter ces impératifs, on a utilisé jusqu'ici des résonateurs creux formés de cavités rectangulaires ou circulaires car il n'avait pas encore été possible jusqu'ici de réaliser de tels circuits de résonance en construction coaxiale puisque la taille d'un circuit coaxial est déterminée par la fréquence limite à laquelle apparaissent d'autres modes d'oscillation. Toutefois, pour atteindre la qualité nécessaire, il aurait été indispensable d'adopter des dimensions qui n'auraient plus garanti la netteté nécessaire des modes d'oscillation. Avec les résonateurs connus a cavités, l'accord dans une large gamme de fréquences soulève, comme le couplage, de sérieuses difficultés. Un autre inconvénient des résonateurs connus réside en ce qu'il ntest que très difficilement possible d'assurer une bonne compensation de température. L'invention a pour but de créer un résonateur de construction coaxiale qui tienne compte de toutes les exigences indiquées ci-dessus et qui élimine les inconvénients des résonateurs connus à cavités. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un conducteur intérieur, dont la longueur est d'environ A/2, est disposé dans un tube conducteur extérieur. L'invention est fondée sur la constatation qu'il est possible de créer un résonateur coaxial qui, contrairement aux réalisations connues jusqu'ici, ne soit ni un circuit quart d'onde ( /4) ni un circuit demi-onde ( au2) court-circuité à ses deux extrémités. Ceci est dû au fait que, selon l'invention, un résonateur demi-onde (a /2) est formé d'un tronçon de conduite coaxiale qui est logé librement dans un conducteur extérieur dont la longueur peut être quelconque. Pour cela, il faut déterminer la forme des oscillations de façon que les deux extrémités oscillent avec un déphasage de 1800 au ventre d'oscillation tandis que la tension entre conducteur extérieur et conducteur intérieur est nulle au centre du tronçon de conduite coaxiale. En outre, l'invention est fondée sur la constatation que la qualité d'un circuit de résonance quart d'onde ( A/4) est essentiellement déterminée par les pertes ohmiques de la plaque de courtcircuit et que, dans le résonateur conforme à l'invention, de tels courants n'apparaissent pas. En son centre exempt de tension, le conducteur intérieur peut être relié mécaniquement, au tube conducteur extérieur, soit par un support isolant, soit par un support métallique radial. Dans ce dernier cas, le support métallique, par un changement en T du conducteur extérieur, a avantageusement une longueur à peu près égale au quart de la longueur d'onde moyenne. De préférence, le conducteur intérieur est établi en un matériau à faible dilatation thermique. Selon un mode de réalisation préféré, la longueur du conducteur intérieur est réglable en fonction de la fréquence. Pour cela, le conducteur intérieur creux sert de guide à deux pistons dont les positions peuvent être réglées symétriquement vers l'extérieur ou vers l'intérieur, de préférence à l'aide d'une tige filetée, à filetages de pas contraires, qui porte des écrous et qui est établie en un matériau à faible dilatation thermique. Pour assurer l'accord du conducteur intérieur, sa lonqueur se règle à l'aide d'un arbre qui est établi en matériau isolant et qui est guidé radialement par le support isolant placé au centre exempt de tension. De préférence, le couplage est agencé en couplage de courant et se fait par une fente transversale et, à l'extérieur du résonateur, une canalisation coaxiale est guidée parallèlement à l'axe de la canalisation de résonance, les courants partiels de cette canalisation pénétrant dans le résonateur par cette fente. A cet effet, le résonateur peut posséder une fente parallèle à l'axe par laquelle une boucle de couplage pénètre dans le résonateur. La boucle de couplage peut être réglable en position longitudinale pour faire varier la phase, ctest-å-dire le lieu de couplage sur la canalisation. Pour les gammes de fréquences assez élevées, la course méca nique, limitée obligatoirement par la longueur absolue du conducteur intérieur, peut être agrandie par adaptation de pièces prolongatrices vissables, ce grâce à quoi on obtient une division graduelle des gammes de fréquences. Le conducteur extérieur est sans soudure au voisinage du centre de symétrie. Il y a intérêt à munir le résonateur de plusieurs supports métalliques, par exemple selon un agencement triple ou quadruple. Le conducteur intérieur peut être réglable de l'extérieur à l'aide d'un mécanisme à tige-poussoir. Selon un agencement préféré, l'accord est transmis au conducteur intérieur par un fluide gazeux ou liquide qui peut aussi servir à refroidir le conducteur intérieur. Avantageusement, à cet effet, le tube conducteur extérieur est placé verticalement et est ouvert en sorte que le refroidissement de la cavité et du conducteur intérieur se fait par convexion naturelle. Selon une autre réalisation de l'invention, on peut assurer le couplage du circuit de résonance à une canalisation coaxiale en adaptant une canalisation borgne par une capacité à l'emplacement de couplage de la canalisation coaxiale, la longueur de la canalisation borgne (accord) étant réglée de façon telle que la réactance déterminée par le couplage du résonateur à la canalisation coaxiale soit compensée à l'emplacement de ce couplage. A cet effet, la capacité provoquant le couplage peut être variable. Enfin, les deux extrémités du conducteur intérieur du résonateur peuvent être réglables en position de façon dissymétrique de telle sorte que l'emplacement de l'intervalle de couplage soit décalé par rapport à l'axe de symétrie lors d'un changement de fréquence, ce grâce à quoi la variation nécessaire du couplage se fait en fonction de la fréquence. Lorsque l'accord se fait à laide d'une tige filetée, ses filetages peuvent avoir des pas de grandeurs différentes. On a constaté que le diamètre des conducteurs peut être plus grand que le domaine de netteté ; en d'autres termes, on peut donner, aux diamètres des conducteurs intérieur et extérieur, des valeurs bien plus grandes que ne l'autorise la fréquence limite du conducteur sans mettre en danger la netteté de la résonance. Ceci entraine en supplément une amélioration essentielle de qualité. L'augmentation du diamètre des conducteurs peut être poursuivie jusqu ce que les lieux de résonance des modes à conduc teurs creux tombent dans le domaine d'accord du résonateur. Un mode de réalisation de l'invention va être maintenant dé- crit à l'aide du dessin annexé dont la figure unique montre, en coupe axiale, un résonateur coaxial établi conformément à l'invention. Le conducteur intérieur 1, dont la longueur est d'environ A/2 (0,35...0,45 A), est disposé coaxialement dans un tube conducteur extérieur 2 et il est maintenu dans cette position par un support creux métallique 3 quiet électriquement conducteur. Deux tiroirs ou pistons d'accord ou de syntonisation 41,42 peuvent être -introduits dans le conducteur 1 ou en être extraits, symétriquement ou dissymétriquement par rapport au support 3. A l'emplacement 91 ou 92, une connexion électrique est établie, par des contacts élastiques, entre le tube conducteur intérieur 1 et le piston mobile 41 ou 42. Une tige filetée 10, montée coaxialement à l'intérieur du conducteur intérieur 1, possède, à gauche, un filetage L de pas à gauche et, à droite,un filetage R de pas à droite.En son milieu, la tige 10 est maintenue sans jeu par un roulement 60 à double couronne de billes. La cage extérieure du roulement 60 est portée par des bagues 63,64 qui- sont fixées au tube conducteur intérieur 1. La tige 10 porte un pignon conique 71 en prise avec un pignon conique 72 calé sur un arbre 80 qui est guidé par le support métallique creux 3 et peut tourner dans celui-ci. Les deux filetages L et R de la tige filetée 10 portent respectivement des écrous 51, 52 qui, pour assurer un vissage sans jeu, sont fendus et sont appliqués par leur élasticité propre sur la tige 10. En 45, les deux pistons 41,42 ou les deux écrous 51,52 sont munis chacun d'un filetage intérieur qui permet l'adaptation de prolongements supplémentaires pour modifier la gamme d'accord. Les pistons 41,42 sont guidés axialement par des goupilles 61,62 qui les empêchent de tourner pendant les opérations d'accord. La tige 10 ainsi que les deux écrous 51,52 sont fabriqués en un matériau qui possède un très bas coefficient de dilatation thermique. aussi aussi Au support métallique 3, on peut/substituer un support isolant,au centre exempt de tension. Le piston~41 ou 42 est lié à un rebord annulaire de l'écrou 51 ou 52 par des vis telles que 46. L'arbre d'entraînement 80 ou le pignon conique 72 s'appuie sur la bague 63 par l'intermediaire d'un roulement à billes 81. Par suite des pas contraires des filetages L et R, la rotation de l'arbre 80 provoque, par l'intermédiaire des pignons coniques 72,71 et de la tige 10, des translations de sens opposés des pistons 41 et 42, vers l'extérieur ou vers l'intérieur. REVENDICATIONS 1 - Résonateur coaxial, caractérisé par le fait qu'un conducteur intérieur (1), dont la longueur est d'environ A/2, est diapo sé dans un tube conducteur extérieur (2). 2 - Résonateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur intérieur (1), en son centre exempt de ten sion, est relié mécaniquement au tube conducteur extérieur (2) par un support isolant. 3 --Résonateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur intérieur (1), en son centre exempt de tension, est suspendu à l'intérieur du tube conducteur extérieur (2) par un support métalliqueradial (3). 4 - Résonateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le support métallique (3), par un changement en T du conducteur extérieur (2), a une longueur à peu près égale au quart de la longueur d'onde moyenne. 5 - Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le conducteur intérieur (1) est établi en un matériau à faible dilatation thermique. 6 - Résonateur selon la revendication 1, caractérisé par le Sit que la longueur du conducteur intérieur (1) est réglable en fonction de la fréquence. 7 - Résonateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le conducteur intérieur creux (1) sert de guide à deux pistons (41,42) dont les positions peuvent être réglées symétriquement vers ltextérieur ou vers l'intérieur. 8 - Résonateur selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que les pistons (41,42) sont réglables en position à l'aide d'une tige filetée (10), à filetages (L,R) de pas contraires,qui porte des écrous (51,52) et qui est établie en un matériau à faible dilatation thermique. 9 - Résonateur selon l'ensemble des revendications 2 et 6, caractérisé par le fait que la longueur du conducteur intérieur (1) se règle à l'aide d'un arbre (80) qui est établi en matériau isolant et qui est guidé radialement par le support isolant. 10 - Résonateur selon l'ensemble des revendications 3 et 6, caractérisé par le fait que la longueur du conducteur intérieur (1) se règle à l'aide d'un arbre (80) qui est guidé par le support métallique (3). Il - Résonateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que. le couplage est agencé en couplage de courant et se fait par une fente transversale-et par le fait qu'à l'extérieur du résonateur, une canalisation coaxiale est guidée parallèlement à l'axe de la canalisation de résonance, les courants partiels de cette canalisation pénétrant dans le résonateur par cette fente. 12 - Résonateur selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il possède une fente parallèle à l'axe par laquelle une boucle de couplage pénètre dans le résonateur. 13 - Résonateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, pour les gammes de fréquences assez élevées, la course mécanique, limitée obligatoirement par la longueur absolue du conducteur intérieur (1), est agrandie par adaptation de pièces prolongatrices vissables, ce grâce à quoi on obtient une division graduelle des gammes de fréquences. 14 - Résonateur selon ltensemble des revendications 8 et 13, caractérisé par le fait que les pièces prolongatrices sont vissables dans le filetage intérieur (45 > des écrous (51,52). 15 - Résonateur selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le boucle de couplage est réglable en position longitudinale pour faire varier la phase, c'est-à-dire le lieu de couplage sur la canalisation. 16 - Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que le conducteur extérieur (2) est sans soudure au voisinage du centre de symétrie. 17 - Résonateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs supports métalliques, par exemple selon un agencement triple ou quadruple. 18 - Résonateur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le conducteur intérieur (1) est réglable de l'extérieur à -l'aide d'un mécanisme à tige-poussoir. 19 - Résonateur selon la revendication 6; caractérisé par le fait que l'accord est transmis au conducteur intérieur (1) par un fluide gazeux ou liquide. 20 - Résonateur selon la revendication 19, caractérisé par le fait que le fluide liquide ou gazeux servant au réglage sert aussi à refroidir le conducteur intérieur (1). 21 - Résonateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé par le fait que le tube conducteur extérieur (2) est placé verticalement et est ouvert en sorte que le refroidi s- sement de la cavité et du conducteur intérieur (1) se fait par convexion naturelle. 22 - Résonateur selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait qu'en vue de coupler le résonateur à une canalisation coaxiale, une canalisation borgne est adaptée par une capacité à l'emplacement de couplage de la canalisation coaxiale, la longueur de la canalisation borgne (accord) étant réglée de façon telle que la réactance déterminée par le couplage du résonateur à la canalisation coaxiale soit compensée à l'emplacement de ce couplage. 23 - Résonateur selon la revendication 22, caractérisé par le fait que la capacité provoquant le couplage est variable. 24 - Résonateur selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les deux extrémités de son conducteur intérieur sont réglables en position de façon dissymétrique de telle sorte que l'emplacement de l'intervalle de couplage soit décalé par rapport à l'axe de symétrie lors d'un changement de fréquence, ce grâce à quoi la variation nécessaire du couplage se fait en-fonction de la fréquence. 25 - Résonateur selon la revendication 8, prise seule ou en combinaison avec l'une des revendications 9 et 24, caractérisé par le fait que les filetages (L,R) de la tige filetée (10) ont des pas de grandeurs différentes.