Brevet FR2472850A1 — publié le 19810703

Procédé de réalisation par soudage de guide d'ondes pour transmission de puissances radioélectriques élevées La présente invention a pour objet un procédé de réalisation de guide d'ondes pouvant transmettre des puissances radioélectriques élevées, et cela par une technique de soudage. Les guides d'ondes électromagnétiques creux à parois métalliques et de section rectangulaire sont bien connus dans le domaine de la transmission de puissances radioélectriques élevées par onde décimétriques, centimétriques et millimétriques. Rappelons d'ailleurs que l'essor d'un tel mode de transmission a débuté durant la seconde guerre mondiale avec l'utilisation du système de détection t'RADAR'. Cependant, la réalisation de tels guides d'ondes soulève des problèmes délicats du fait des qualités électriques et mécaniques requises, notamment lorsqu'ils sont destinés à l'alimentation d'antennes à partir d'émetteurs de télévision fonctionnant en ondes décimétriques dans les bandes IV et V. Un mode de réalisation connu consiste à souder des plaques d'aluminium ou de cuivre par exemple, constituant les parois du guide par un procédé de soudage classique tel que l'arc électrique en atmosphère neutre. On peut également coller lesdites plaques ou les assembler mutuellement par rivetage ou boulonnage. Cependant dans les procédés de soudage, il apparait une déformation notable du corps des guides en particulier au voisinage des brides d'assemblage de sorte que d'une part le rapport d'ondes stationnaires dépasse une valeur de 1,3 à 1,5 en certains points et que d'autre part la couche d'oxyde formée augmente l'affaiblissement de 50 à 60% environ. Dans le cas de plaques collées, rivetées ou boulonnées la tenue aux contraintes et aux déformations entraînées par les variations de température dans les pylones se révèle insuffisante, ce qui entrasse une dégradation plus ou moins rapide de leur étanchéité, et la pénétration d'humidité nocive à la propagation des ondes. Pour mieux préciser les inconvénients précités, la Demanderesse a reconnu que des guides d'ondes confectionnés en cuivre, métal donnant cependant un affaiblissement de transmission très réduit par suite de sa bonne conductivité, ne peuvent guère être compétitifs eu égard au prix de ce métal. L'acier cuivré et l'aluminium ont également été utilisés et assemblés par soudage de plaques. Cependant, les déformations du métal qui en résultent, entralnent des irrégularités dimensionnelles qui provoquent des réflexions parasites des ondes en cours de propagation ; il en résulte un taux d'ondes stationnaires élevé qui perturbe notablement le fonctionnement des émetteurs. Par ailleurs l'éehau- fement du métal, au cours du soudage, se traduit dans le cas de lfalu- minium par la formation d'une couche d'alumine pouvant atteindre une dizaine de microns d'épaisseur et qui, à titre d'exemple, entratne un supplément d'affaiblissement de 20% dans un guide d'ondes de 29 x t4,5 cm de section fonctionnant à 800 MHz avec des brides de raccordevent distantes de 2,80 m. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités et elle a pour objet un procédé de réalisation par soudage de guides d'ondes aptes à la transmission de puissances radioélectriques élevées, procédé évitant touté déformation interne du guide tout en lui assurant une excellente étanchéité ainsi qu'une fiabilité élevée. L'invention a donc pour but un procédé de réalisation par soudage de guide d'ondes du typé formé d'une cavité rectangulaire délimitée par des plaques liées entre elles par soudage de leurs côtés, des plaques terminales ou brides étant par ailleurs rapportées aux extrémités desdites plaques également par soudage, procédé caractérisé par le fait que le soudage desdites plaques entre elles est réalisé par fusion du métal dans les interstices entre les côtés desdites plaques, deux desdites plaques présentant à chacun de leurs côtés un usinage en creux dans lequel on engage préalablement au soudage un des côtés de l'une des deux autres plaques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence aux dessins et diagrammes annexés dans lesquels : La figure 1 représente en perspective un guide d'ondes réalisé conformément au procédé selon l'invention. Les figures 2A et 2B illustrent des caractéristiques de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 3 et la figure 4 illustrent la mise en oeuvre du procédé de réalisation d'un guide d'ondes selon l'invention. La figure 5 est un diagramme illustrant les avantages du procédé selon l'invention. Selon la figure 1, un guide d'ondes réalisé selon l'invention est formé d'une cavité rectangulaire limitée par des plaques 1, 2, 3, 4 confectionnées en aluminium ou en acier cuivré et assemblées par soudage, comme il sera décrit dans ce qui suit. A titre d'exemple nullement limitatif les dimensions de la cavité sont de 29 x 14,5 cm, et cela dans le cas de la bande V de télévision soit une fréquence de 614 à 958 MHz, En outre, le guide comporte des plaques terminales 5 et 6 usinées et rapportées par soudage aux extrémités des plaques 1 à 4. Ces plaques terminales constituent des brides aptes à raccorder mutuellement des guides d'ondes successifs. Dans ce but chaque plaque terminale est percée d'ouvertures 7 aptes à recevoir des boulons d'assemblage 25, ainsi que d'ouvertures 8 pouvant recevoir des tiges de guidage ou "pions" 26 assurant le centrage des guides d'ondes successifs. Les figures 3 et 4 illustrent le procédé de réalisation d'un guide d'ondes selon l'invention. Ledit guide d'ondes matérialisé par les plaques 1 à 4 est disposé dans une enceinte 10 cylindrique obturée de façon étanche par des plaques d'extrémité telles que 11. Cette enceinte peut être maintenue sous un vide de 10 à à 10 6 torr au moyen d'un groupe de pompage primaire et secondaire 12. Ce guide est disposé sur un berceau 13 électriquement isolant. Par ailleurs, la référence 14 désigne globalement un dispositif de soudage par faisceau d'électrons 15, de type connu pouvant être déplacé en translation horizontale dans l'enceinte 10. A cet effet, le dispositif de soudage est muni à sa partie inférieure de roues 16 se déplaçant sur des rails 17. De la sorte, le faisceau d'électrons 15 peut être déplacé le long du guide et à la hauteur désirée. Inversement, on peut concevoir de déplacer le guide, le faisceau d'électrons demeurant fixe.Par ailleurs, le guide d'ondes est porté à une tension positive de l'ordre de quelques dizaines de kilovolts, de sorte que le faisceau d'électrons 15 fortement accéléré frappe le métal à l'endroit où l'on désire effectuer le cordon de soudure, l'amène à son point de fusion en pénétrant dans les interstices entre plaques, et les soude, comme matérialisé en 20 sans qu'il soit nécessaire de réaliser sur celles-ci des chanfreins devant être remplis de soudure, comme dans les procédés classiques. Pour fixer les idées un courant de 280 mA sous 27 kilovolts permet de souder des plaques de 44 mm d'épaisseur à la vitesse de 25 à 38 cm/minute, donc de façon très rapide. En outre l'échauffement au point de soudure est localisé de sorte que les parties mécaniques voisines ne se déforment pas, ce qui permet d'assurer une très bonne précision des dimensions géométriques du guide après soudure, de l'ordre de 0,2 mm pour des dimensions de cavité de 29 x 14,5 cm. En outre, conformément à l'invention, on évite qu'à l'interstice entre deux plaques assemblées à angle droit le faisceau d'électrons 15 et de métal vaporisé au point d'impact, ne pénétre à l'intérieur du guide, sinon le métal se déposerait sur les parois. A cet effet, comme illustré figure 2A l'une des plaques à assembler, par exemple la plaque 1 présente sur chaque côté un usinage en creux tel que 18 dans lequel un côté de l'autre plaque 3 vient s'engager ce qui obture donc vers l'intérieur l'interstice où est réalisé le cordon de soudure 20. De la sorte le faisceau l'électrons 15 ne peut pas pénétrer à l'intérieur du guide d'ondes. Bien entendu un procédé similaire est adopté pour le soudage des plaques 2 et 4 aux plaques 1 et 3, c'est-à-dire qu'à chaque côté de la plaque 2, on prévoit des usinages en creux dans lesquels viennent s'engager les côtés des plaques 3 et 4. Pour fixer les idées l'usinage en creux 18 présente une profondeur de 0,5 mm pour des plaques de 8 mm d'épaisseur. Par ailleurs, comme représenté figure 2B, les plaques terminales 5 et 6 sont soudées en 21 aux plaques 1 à 4 par une technique de soudage analogue à celle précédemment décrite, le faisceau d'électrons étant dirigé selon la flèche F. Cependant on prévoit sur la face arrière desdites plaques et sensiblement au niveau du cordon de soudure 21 une dépouille 19 comme représenté sur la figure dans le cas de la plaque 5. Une telle dépouille a pour objet de localiser le plus possible les contraintes à l'endroit de la soudure, et d'éviter une déformation interne des parois du guide d'ondes. La figure 5 illustre les performances d'un guide d'ondes réalisé conformément au procédé selon l'invention. On a représente sur ce diagramme l'affaiblissement dB exprimé en décibels par 100m de guide d'ondes en fonction de la fréquence F en MHz. Plus précisément la courbe A représente l'affaiblissement théorique, la courbe B l'affaiblissement d'un guide d'ondes réalisé selon l'invention, et la courbe C l'affaiblissement d'un guide d'ondes réalisé par soudage selon un procédé classique. On voit que l'afai- blissement dans un guide d'ondes n'est supérieur que de 18% à l'affadi plissement théorique, tandis que l'affaiblissement d'un guide d'ondes réalisé par un procédé classique est supérieur de 60% environ audit affaiblissement théorique. Une telle amélioration résulte du fait que la soudure réalisée sous vide et conformément à l'invention ne provoque pas la formation d'une pellicule d'alumine sur les plaques en contact. En outre l'absence de déformations internes évite toute réflexion parasite susceptible de dissiper de l'énergie. L'invention trouve des applications avantageuses dans le domaine de la télévision, en particulier pour les bandes IV et V en ondes décimétriques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle en couvre au contraire toutes les variantes. En particulier, on peut aisément envisager d'autres métaux pour confectionner le guide d'ondes, modifier la forme des plaques, sans pour autant se départir de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1/ Procédé de réalisation par soudage, de guide d'ondes du type formé d'une cavité rectangulaire délimitée par des plaques liées entre elles par soudage de leurs cotés, des plaques terminales ou brides étant par ailleurs rapportées aux extrémités desdites plaques également par soudage, procédé caractérisé par le fait que le soudage desdites plaques entre elles est réalisé par fusion du métal dans les interstices entre les côtés desdites plaques, deux desdites plaques présentant à chacun de leurs côtés Un usinage en creux dans lequel on engage préalablement au soudage un des côtés de l'une des deux autres plaques. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit soudage est effectué dans une enceinte sous vide au moyen d'un faisceau d'électrons. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'au cours du soudage ledit faisceau d'électrons est déplacé dans ladite enceinte par rapport au guide d'ondes. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'au cours du soudage ledit guide d'ondes est déplacé dans ladite enceinte par rapport au faisceau d'électrons. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on prévoit une dépouille sur les faces arrières desdites plaques terminales ou brides et sensiblement au niveau du cordon de soudure, 6/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que lesdites plaques et brides sont confectionnées de préférence en aluminium ou en acier cuivré. 7/ Guide d'ondes réalisé par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.