Brevet FR2343362A1 — publié le 19770930

La présente invention concerne un oscillateur hyper fréquence comportant un dispositif mécanique de réglage de la fréquence comprenant un axe de commande du réglage muni d 'une partie filetée et supportant un piston plongeur en matériau diélec- trique, oscillateur mettant notent en oeuvre s - ine cavité résonnante, - un dispositif semiconducteur auto-oscillateur ou autorelaxateur pourvu de deux moyens de connexion, et appelé géné- ralement "diode" de ce fait, - des moyens de prélèvement du signal à hyperfréquence résultant de 12 oscillation. On connaît par le brevet américain P 3 308 402 délivré le 7 Mars 1967 aux Etats-Unis d'Amérique l'utilisation d'un piston plongeur en matériau diélectrique dont l'extrémité péné trant dans une cavité résonnante est punie d'un revStement bon conducteur, pour modifier la fréquence de résonance de la cavité concernée ou pour ajuster le degré de couplage entre un guide d'ondes et une cavité résonnante. Dans les exemples de mise en oeuvre décrits dans ce brevet, le piston plongeur est supporté par une vis dont la rotation permet d'ajuster la pénétration du piston plongeur dans la cavité. Une telle disposition est d'une très grande simplicité mécanique et peut autre utilisée lorsqu'il s'agit d'ajuster une fois pour toutes la fréquence de résonance d'une cavité ou un degré de couplage, et l'on peut immobiliser la vis dans le trou fileté dans lequel elle se visse à l'aide d'une goutte de vernis ou de colle, par exemple. Si, au lieu d'un simple ajustage sur une fréquence de résonance ou d'oscillation déterminée, on a besoin de disposer d'un dispositif mécanique d'accord permettant de régler à volonté, dans une certaine plage, la fréquence d'oscillation d'un oscilla- teur hyperfrdquencs, et cela d'une façon stable, précise, reproductible, pouvant être effectuée un très grand nombre de fois, il n'est pas possible d'utiliser une disposition aussi simple car elle est incapable d'assurer la stabilité et la reproductibilité des réglages. L'invention a pour but, entre autres, de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un oscillateur hyperfréquence comportant un dispositif mécanique de réglage de la fréquence permettant de régler à volonté, dans une certaine plage, la fréquence d'oscillation de ltoscillateur d'une façon stable, même en présence de vibrations, précise et reproductible, pouvant être effectuée un très grand nombre de fois sans altérer les caractéristiques du dispositif mécanique de réglage de la fréquence L'invention prend en considération le fait qu'un freinage convenable de l'axe de commande, effectué sans produire de réactions secondaires sur le mouvement longitudinal de la partie filetée dans une douille taraudée d rattrapage de jeu, est de nature à permettre l'obtention des buts fixés à l'invention. Selon l'invention un oscillateur hyperfrdquené comportant un dispositif mécanique de réglage de la fréquence comprenant un axe de commande du réglage muni d'une partie filetée et supportant un piston plongeur en matériau diélectrique, oscillateur mettant notamment en oeuvre - une cavité résonnante, - un dispositif semiconducteur auto-oscillateur ou autorelaxateur pourvu de deux moyens de connexion, et appelé généralement "diode " de ce fait, - des moyens de prélèvement du signal à hyperfréquence résultant de l'oscillation, est notamment remarquable en ce que le dispositif mécanique de réglage de la fréquence est muni d'un système de freinage constitué par une douille métallique munie d'une douille interne faite en un matériau de friction, immobilisée en rotation et enser rnnt une partie cylindrique de l'axe de commande du dispositif d'accord. Le freinage radial équilibré résultant de la mise en oeuvre du système de freinage selon l'invention évite l'introduction de réactions mécaniques parasites notables sur les pièces respectivement taraudées et filetées du dispositif mécanique de réglage de la fréquence et le mouvement héliooSdal, donc louvoyant, de la partie cylindrique freinée de l'axe de commande dans la douille en matériau de friction qui l'enserre est favorable à l'obtention d'un frottement efficace et uniforme, ni trop doux, ni trop dur. Avantageusement la douille métallique et la douille interne faite en un matériau de friction sont munies de fentes leur conférant une certaine élasticité; cette élasticité facilite obtention du couple de freinage désiré sur l'axe de commande. Selon une forme de lise en oeuvre avantageuse de l'invention, la douille interne est faite en un matériau de friction non métallique constitué par un mat ériau agglomOré à base de fibres d'amiante, facilitant l'obtention d'un coefficient de frottement stable de valeur moyenne et du couple de freinage désiré. Selon un autre point remarquable de l'invention, la douille métallique est munie, au voisinage de chacune de ses ex- trémités, de portées en forme de tronc de cône et elle est mainte- nue entre des pinces comportant un alésage conique, dont l'une est fixe et don ltautre, capable de se déplacer longitudinale- ment, est comprimée par une bague filetée réglable; cette dis- position permet un réglage facile du couple de freinage appliqué à l'axe de commande. Selon une variante de réalisation de la disposition cidessus, une rondelle élastique est intercalée entre la bague filetée réglable et la pièce à alésage conique comprimée par ladite bague ; cette variante de réalisation assure une meilleure stabilité de la valeur du couple de freinage obtenu en présence d'une légère usure de la bague faite en un matériau de friction ou en présence de variations importantes de la température ambiante. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure I est une vue d'ensemble, en élévation et en coupe partielle, d'un oscillateur hyperfréquence selon 1 invention. la figure 2 est une vue en élévation, à plus grande échelle et avec un écorché montrant la structure interne, de la douille métallique munie d'une douille interne en matériau de friction. On a représenté sur la figure 1, de façon schématique, une cavité résonante 11 appartenant à un oscillateur hyperfréquence selon l'invention et, de façon plus détaillée, le système de freinage du dispositif mécanique d'accord. La cavité résonnante Il est une cavité en forme de cylindre plat à axe vertical qui, du fait de sa faible hauteur, ne peut résonner que selon le mode TM010 (appelé E010 par certains auteurs) à l'exclusion de tout autre mode. Le volume de la cavité résonante 11 est déterminée par un évidement aménagé dans le corps de cavité 12,1edit évidement étant fermé par une plaque de fermeture 13 mise en contact étroit avec le corps de cavité 12 par des vis d'assemblage non représentées. Une diode semiconductrice auto-oscillatrice 15 est montée dans une structure 14 en forme de pilier constituée par un élé- ment conducteur supérieur 16 qui est, galvaniquement parlant, au potentiel de la masse de la cavité 11 et par un élément conducteur inférieur 17 qui est isolé de la masse et polarisé par l'intermédiaire d'un conducteur isolé 18. La diode semiconductrice 15 peut notamment titre une diode à effet Gunn ou une diode avalanche. On a également représenté de façon schématique une petite boucle de couplage 19 dont l'extrémité interne est à la masse de la cavité 11 et dont le signal à hyperfréquence est acheminé vers l'extérieur par un conducteur isolé 20. La variation de la fréquence d'oscillation de l'oscilla- teur hyperfréquence résulte de la variation de la fréquence de résonance de la cavité Il provoquée par une pénétration plus ou moins Importante de l'extrémité 22 du piston plongeur 21, en mat6- riau diélectrique, dan#s la cavité 11.De façon connue 1'.extré- mité 22 du piston plongeur 21 est revêtue d'une couche de matériau bon conducteur de l'électricit4, par exemple une couche de laque à base d'argent, L'oscillateur hyperfréquence représenté peut comporter d'autres éléments contribuant à la détermination de la fréquence de résonance de la cavité et de la fréquence d'oscillation qui en découle, tels qu'une diode semiconductrice à effet de capacité variable, du modèle de celles connues sous l'appellation commerciale " VÀRICAP" ou " VARAOlOR", permettant une commande électrique d'accord dans une plage de fréquences appropriée, et une vis d'ajustage de la valeur exacte de la fréquence centrale de la plage de fréquences couverte par l'oscillateur hyperfréquence. Le dispositif mécanique d'accord et le système de freinage qu'il comporte sont aménagés dans un prolongement 23 du corps 12 de la cavité 11. La partie mobile du dispositif mécanique d'accord est constituée par un axe de commande 24 à la partie inférieure duquel est fixé le piston plongeur diélectrique 21; la partie supérieure dudit piston plongeur diélectrique est scellée, par exemple avec une résine époxyde, dans un embrêvement 24A aménagé dans ltextrieitd inférieure de 1' axe 24. le piston plongeur 21 est avantageusement constitué par une tige de silice et l'extrémité inférieure dudit piston plongeur, qui est en partie dans la cavité 11 et en partie dans un alésage de petit diamètre 25 situé au centre du prolongement 23, est muni d'un ressstement bon conducteur 22 constitué, par exemple, par une peinture conductrice à l'argent. L'axe de commande 24 comporte une partie filetée 26 se vissant dans une douille fixe taraudée 27.L'axe de commande 24 est, préférentiellement, fait en un alliage de fer et de nickel dont la composition nominale est s re 63,8 - Ni 36 - C 0,2 et dont le coefficient de dilatation-est très petit s 0,8 . 10 6 par degré celsius; cet alliage est connu commercialement sous l'appellation " INVAR". La douille 27 est, préférentiellement, usinée dans un bronze auto-lubrifiant et elle est munie, de façon connue, de deux fentes transversales lui conférant une certaine élasticité et lui permettant de rattraper le jeu éventuel pouvant apparattre entre le filetage de la partie 26 de #l'axe 24 et celui de ladite douil- le. La douille 27 est munie d'une collerette 28 qui est fixée par des petites vis à tête fraisée ( non représentées) au fond d'un alésage 29 aménagé dans le prolongement 23 du corps 12 de la cavité 11. Dans l'alésage 29, au-dessus de la collerette 28, sont disposées dans l'ordre d'énumération : une première pièce à alésa- ge conique 30, une douille métallique 31 comportant des portées en forme de tronc de cône et une seconde pièce à alésage conique 32. Une vis radiale 33 qui est vissée dans la première pièce à alésage conique 30 et qui pénètre dans un trou borgne aménagé dans la douille 21 immobilise ladite douille 21 en rotation. Âu- dessus de l'alésage 29, et concentriquement, est aménagé un logement cylindrique 34 comportant un filetage à pas fin dans lequel est vissée une bague filetée réglable 35. Une rondelle élastique 36 en forme de c8ne très aplati est disposée entre la bague 35 et la face supérieure de la se- conde pièce à alésage conique 32. La rondelle 36 transmet avec une certaihe élasticité la pression de la bague filetée réglable 35 à la pièce à alésage conique 32. Une petite vis radiale 37 permet le blocage de la bague filetée réglable 35 dans la position angulaire qu'elle oc cupe après réglage du couple de freinage de l'axe 24 à la valeur souhaitée. Un Joint radial d'étanchéité 38 est disposé entre l'axe 24 et un alésage 39 situé au-deosvus du logement de la douille filetée 27; un autre joint radial d'étanchéité 40 est disposé autour de l'axe 24 dans une gorge circulaire aménagée dans 1' épaisseur de la bague filetée DS. Deux trous borgnes 41 et 42 sont aménagés dans la bague filetée 35 pour permettre de la mouvoir avec une clé à tétons. Sur la figure 2, la structure de la douille métallique 31, munie d'une douille interne en matériau de friction, est bien visible. La surface externe de cette forme de réalisation de la douille 31 est constituée par une surface centrale cylindrique 44, à caractère facultatif, et par deux surfaces coniques 45 et 45. La présence de la surface cylindrique 44 facilite une bonne fixation de la douille 31 pendant les opérations d'usinage. La douille métallique 51 est avantageusement faite en laiton et elle comporte un alésage central dans lequel est collée une douille cylindrique 46 faite en un matériau de friction. Le matériau de friction utilisé peut notamment litre constitué par un matériau aggloméré à base de fibres d'amiante et de résines synthétiques obtenues par la condensation de phénol et de formol, polymérisées à chaud. La société demanderesse peut préciser, à titre indicatif, que le matériau fourni sous la référence SI 301 par la Société Anonyme française du Perodo lui a donné toute satisfaction et que le collage est avantageusement effectué avec une colle à base de résines époxydes, polymérisée à chaud après mise en place de la douille 46. Des fentes radiales d'élasticité, se terminant dans des trous qui définissent la longueur des fentes, sont fraisées après l'assemblage de la douille biconique 31 et de la douille interne cylindrique 46 ; ces fentes sont au nombre de huit; quatre d'entre elles partent de la face supérieure de la pièce 31 et quatre autres partent de la face inférieure Aux niveaux des faces respectivement supérieure et inférieure de la douille 31, ces fentes sont réparties de 90 degré. en 90 degrés. Deux des fentes partant de la face supérieure ( le. fentes 47 et 483 sont visibles sur la figure 2. Les quatre fentes partant de la face inférieure sent visibles sur la figure 2 : deux de ces fentes sont perpendiculaires au plan de la figure, une fente avant 49 dont la partie supérieure est visible et une fente arrière 50 dont la partie inférieure est visible dans l'écorché; les deux fentes latérales 51 et 52 sont également visibles dans l'écorché du fait qu'elles sont situées dans le plan de la figure. Dans la partie médiane de la douille 31 les fentes des deux espèces, aboutissant respectivement et alternativement à la face supérieure et à la face inférieure de ladite douille, sont réparties de 45 degrés en 45 degrés. - REVENDICATIONS l.- Oscillateur hyperfréquence comportant un dispositif mécanique de réglage de la fréquence comprenant un axe de comman- de du réglage muni d'une partie filetée et supportant un piston plongeur en matériau diélectrique, oscillateur mettant notamment en oeuvre t- - une cavité résonnante, - un dispositif semiconducteur auto-oscillateur ou autorelaxateur pourvu de deux moyens de connexion, et appelé généra- lement "diode" de ce fait, - des moyens de prélèvement du signal à hyperfréquence résultant de l'oscillation, caractérisé en ce que le dispositif mécanique de réglage de la fréquence est muni d'un système de freinage constitué par une douille métallique impie d'une douille interne faite en un maté- riau de friction, immobilisée en rotation et enserrant une partie cylindrique de l'axe de commande du dispositif d'accord. 2.- Oscillateur hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille métallique et la douille interne faite en un matériau de friction sont munies de fentes d*lastici- té. 3.- Oscillateur hyperfréquenoe selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau de friction de la douille interne est un matériau aggloméré à base de fibres d'amiante. 4.- Oscillateur hyperfréquence selon une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la douille métallique est munie, au voisinage de chacune de ses extrémités, de portées en forme de tronc de ctne et est maintenue entre des pièces comportant un alésage conique, dont l'une est fixe et dont l'autre, capable de se déplacer longitudinalement, est comprimée par une bague filetée réglable. 5.- Oscillateur byperfréquence selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une rondelle élastique est intercalée entre la batwe filetée réglable et la pièce à alésage conique comprimée par ladite bRgue.