Brevet FR2294554A1 — publié le 19760709

La présente invention se rapporte aux lignes coaxiales de sec tion rectangulaire. Elle concerne également l'utilisation d'une telle ligne dans un oscillateur à mode anormal. On utilise pour réaliser des circuits en haute fréquence des techniques diverses telles que les guides d'onde, les circuits microstrips, les lignes coaxiales. On se sert en particulier dans certains appareils de lignes coaxiales rigides dans lesquelles on place des éléments actifs, par exemple des diodes, ou des éléments passifs, par exemple des condensateurs. Ces lignes coaxiales sont de section circulaire et leurconducteur extérieur-est obtenu par usinage dans une masse métallique. Cet usinage est-trés délicat et-ne permet de réaliser que des circuits de faible longueur d'un prix de revient couteux.On éprouve de grandes difficultés à fixer correctement les éléments désirés dans les lignes et la dissipation de la chaleur dégagée dans les éléments actifs se fait mal. L'objet de la présente invention consiste en une ligne coaxiale de section reetangulaire dont le conducteur extérieur est constitué de deux pièces situées de part et d'autre de l'axe de cette ligne et emboîtant cet axe. Ces pièces sont obtenues par usinage de deux masses métalliques qui sont ensuite réunies en emprisonnant le conduc- 8 teur central. Une réalisation avantageuse consiste à usiner une gorge de section- rectangulaire dans une barre métallique et à fermer cette gorge par un couvercle plan fixé par es vis. D'autres particularités et avantages de I' invention apparaîtront clairement dans la deseription suivante présentée à titre d'exemple nori limitåt Les figures annexées représentent - La figure I est une vue en coupe transversale au niveau do la diode,#d'un oscillateur àmode anormal. - La figure 2 est une vue en coups longitudinale du filtre passe-bas d'un oscillateur à mode anormal. - La figure 3 a est une coupe suivant A d'une extrémité dit oscillateur à mcde anormal. - La figure 3 b est une me suivant 3 de l'extrémité représentée sur la figure 3 a. On peut faire osciller une diode au silicium en mode dit anormal (mode Trapatt en terminologie anglo-saxonne) en la plaçant dans un circuit résonnant et en y faisant circuler un courant intense. Pour cela on place la diode dans un circuit coaxial de section carrée ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1. Le conducteur extérieur de ce circuit se compose d'une pièce 11 en forme de U, qui peut être obtenue par un simple fraisage dans une barre métallique, sur laquelle on fixe au moyen des vis 13 et 14 une pièce plate 12 formant couvercle. Le boîtier de la diode 15 est vissé sur le conducteur intérieur 16 qui est lui aussi de section rectangulaire. La fixation est ainsi plus aisée et le contact thermique bien meilleur que sur un conducteur de section ronde, ce qui permet d'évacuer dans de bonnes conditions la chaleur dégagée au niveau de cette diode lorsqu'elle est utilisée en mode anormal. La diode est alimentée par le conducteur intérieur 16 et.par la pièce 18 isolée du conducteur extérieur par l'isolant 19.Le ressort 17 sert à réaliser la liaison électrique entre l'alimentation et la pièce 18 et à appliquer fortement la pièce 18 sur le boîtier 15 pour assurer un bon contact électrique. Ce circuit fonctionne à des fréquences de l'ordre du Gigahertz et il est nécessaire de placer de part et d'autre de la diode à une distance d'environ une demi-longueur d'onde, un piston de court circuit d'un coté et un filtre passe bas de l'autre côté. A cette fréquence la demilongueur d'onde est relativement grande et conduirait dans le cas d'une ligne coaxiale de section ronde à de grandes difficultés de réalisation mécanique. Ce filtre permet d'extraire une puissance importante sur la fréquence fondamentale en bloquant les harmoniques qui sont très nombreux. Son impédance d'entrée est très critique et il doit donc contenir des éléments réglables.Il est composé comme le montre la figure 2 des tronçons de ligne 21, 22 et 23 et des condensateurs variables 24 et 25. Les tronçons de ligne sont de section faible donc de grande impédance, et de longueur très inférieure au quart de longueur d'onde ; ils se comportent donc comme des auto-inductances. Le couvercle 12 permet de mettre en place des éléments du filtre et de changer les condensateurs variables dont la plage de variation est trop' faible pour couvrir la totalité des besoins de réglage du filtre; quand ces condensateurs sont en place on les règle avec les vis 26 et 27. Pour raccorder ce circuit, d'un côté à un piston de court-ir- cuit standard et de l'autre au circuit utilisant l'énergie électromagnétique produite, les deux extrémités sont réalisées de la manière indiquée sur les figures 3 a et 3 b. Le circuit est fermé par une plaque 31 fixée par les vis 32, 33, 34 et 35. Cette plaque est percée d'un trou circulaire 36 qui permet de monter par exemple une prise coaxiale ordinaire comme celle représentée sur la figure 3 a et qui comprend une fiche centrale 37 séparée d'un corps 38 par un isolant 39. La fiche 37 sert de support au conducteur intérieur 16 ; dans le cas d'un autre montage ne permettant pas de supporter ce conducteur on disposerait pour ce faire un bouchon de matière isolante dans le trou 36.Afin de minimiser le TOS au raccordement entre la prise, ou tout autre montage, et le circuit, on usine l'extrémité du conducteur intérieur 16 suivant un cylindre comme représenté sur la figure 3 b. Ce cylindre débute à une distance ~savant la plaque 31 et cette distance est ajustée au minimum de TOS. Dans une réalisation particulière on a fabriqué un oscillateur à mode anormal en utilisant une ligne coaxiale de section carrée dont le conducteur intérieur avait une largeur de 4 mm et le conducteur extérieur une largeur intérieure de 10 mm. L'impédance caractéristique d'une ligne coaxiale de section carrée est donnée par la formule approchée L'impédance caractéristique de cette ligne était donc de 50 ohms, valeur tout à fait courante pour le matériel hyperfréquence. Dans ces conditions la distance t vue sur la figure 3 a à été ajustée à 0,6 mm pour obtenir un TOS minimal qui était de 1,05. Des mesures annexes ont montré que ce TOS reste inférieur à 1,1 pour un#e distance t variant entre 0,4 et 1 mm et pour des tolérances standard sur l'impé- dance caractéristique tant de la ligne que des prises d'extrémité. On peut donc dire que dans le cas d'une ligne coaxiale de section carrée et d'impédance 50su, la distance t est comprise pour des tolérances courantes de TOS entre 4 ffi et 10 % de la largeur intérieure du conducteur extérieur, avec une valeur préférentielle à 6 %. REVENDICATIONS 1. Ligne coaxiale de section rectangulaire du type comportant un conducteur extérieur creux et un conducteur intérieur tous deux de section rectangulaire, caractérisé en ce que ledit conducteur extérieur est formé de deux pièces situées de part et d'autre du conducteur intérieur et réunies pour former ledit conducteur extérieur. 2. Ligne coaxiale suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux dites pièces sont réunies par des moyens permettant de les assembler et de les désassembler à volonté. 3. Ligne coaxiale suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'une des dites pièces présente une section en forme de U et que l'autre pièce est une plaque formant couvercle sur ladite première pièce. 4. Ligne coaxiale suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que au moins l'une des extrémités de ladite ligne est fermée par une plaque comportant un trou circulaire central, ledit conducteur central passant de la section rectangulaire à la section cylindrique à une faible distance de ladite plaque d'extrémité du côté intérieur de ladite ligne. 5. Ligne coaxiale suivant la revendication 4 du type ayant une impédance caractéristique sensiblement égale-à 50 Ohms, caractérisée en ce que la section de ladite ligne est un carré et que ladite faible distance est comprise entre 4 ffi et 10 % de la largeur intérieure dudit conducteur extérieur. 6. Ligne coaxiale suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ladite faible distance est sensiblement égale à 6 ffi de ladite largeur intérieure. 7. Oscillateur hyperfréquence à mode anormal du type comprenant une diode oscillatrice et un filtre passe-bas montés dans une ligne coaxiale, ladite ligne coaxiale étant reliée d'un côté à un piston de court-circuit et de l'autre côté à un circuit utilisant l'énergie électromagnétique produite, caractérisé en ce que ladite ligne coaxiale est une ligne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6.