Brevet FR2518824A1 — publié le 19830624

DISPOSITIF COMPORTANT UNE CAVITE DANS LAQUELLE EST FIXE UN RESONATEUR LINEAIRE ET PROCEDE DE MONTAGE DE CE DISPOSITIF -La présente invention se rapporte aux dispositifs hyperfréquence comportant une cavité, un résonateur linéaire et un support pour fixer le résonateur dans la cavité, ce support étant constitué par une plaque de constante diélectrique inférieure à 2,6, au contact avec la paroi interne de la cavité et percée d'un trou à travers lequel passe le résonateur. De tels dispositifs sont connus pour réaliser, par exemple, des oscillateurs Dans les réalisations connues le support est généralement en polytétrafluoroéthylène, matière également connue sous la marque de fabrique téflon; ce support 'est usiné de manière très précise de façon à favoriser un positionnement aussi rigoureux que possible du résonateur dans la cavité Le polytétrafluoroéthylène étant très difficle à coller, le support est le plus souvent maintenu par coincement entre deux côtés de la cavité et le résonateur est enfoncé en force dans le trou du support; mais une telle mise en place du support et du résonateur n'est pas facile à Ij réaliser avec précision et n'assure pas une bonne rigidité mécanique du dispositif lorsque celui-ci est soumis à des contraintes du genre accéléra- tions ou vibrations importantes. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un dispositif dans lequel la fixation du support dans la cavité et du résonateur dans le support se fait par thermocompression du support. Selon l'invention un dispositif du type indiqué au début de cette description est caractérisé en ce que la paroi interne de la cavité et le résonateur présentent chacun au moins une entaille, en ce que la plaque est en matière plastique thermocompressible et en ce que, la plaque est fixée dans les entailles par thermocompression. Selon l'invention un procédé permettant de réaliser cette cavité est caractérisé en ce que, la cavité comportant une première partie destinée à être rendue solidaire du support, au moins une entaille est pratiquée dans la paroi interne de la première partie et dans le résona- teur, en ce que la plaque est disposée dans la première partie avec l'un de ses bords recouvrant l'entaille de la première partie, en ce que le résonateur traverse un trou percé dans la plaque et a son entaille à l'intérieur du trou, en ce qu'un ensemble mécanique comportant au moins une cale et un piston à monter de part et d'autre de la plaque, est disposé de manière à délimiter avec la première partie et le résonateur un volume contenant la plaque, en ce que la plaque est chauffée à une température T puis comprimée à cette température sous une pression P, donnée par le piston, puis en ce que l'ensemble mécanique est retiré. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéris- tiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: les figures 1, 2 et 3 des vues schématiques en perspective montrant les différentes phases d'un exemple d'assemblage permettant de réaliser un dispositif selon l'invention; la figure 4 une vue schématique en coupe illustrant-une partie d'un traitement qui permet d'obtenir un dispositif selon l'invention; la figure 5 une vue partielle d'un dispositif selon l'invention, après traitement. Sur les différentes figures les éléments correspondant portent les mêmes repères. La figure 1 est une vue schématique montrant une partie d'une cavité, 1, un résonateur linéaire 2 de forme cylindrique, destiné à être monté dans la cavité et un support, 3, en matière plastique therrnocom- pressible, destiné à permettre le montage du -résonateur 2 dans la cavité 1. La partie de la cavité 1 qui est représentée sur la figure 1 est un ensemble monobloc fait de quatre côtés d'un parallélépipède droit allongé: un fond 14 de longueur L, deux côtés parallèles 12, 13 de même longueur que le fond et une plaque d'extrémité 15 La cavité comporte également une autre plaque d'extrémité et un couvercle, non représentés sur la figure 1, qui sont vissés sur l'ensemble monobloc au dernier moment lors du montage de l'oscillateur qu'il est prévu de réaliser avec cette cavité, c'est-à-dire au moment o le résonateur 2 aura été fixé solidement dans l'ensemble monobloc ainsi que les différents autres composants, non 18824 représentés, tels que le transistor de sortie dont la base est connectée à l'extrémité du résonateur 2 la plus proche de la plaque d'extrémité 15. Les côtés 12, 13 sont, chacun, creusés d'une rainure 10, 11, perpendiculaire au fond 14 de l'ensemble monobloc de la cavité; ces rainures sont placées en face l'une de l'autre Le support 3 est une plaque qui est glissée (flèche f) dans la cavité, selon un plan parallèle au fond 15 et passant par les rainures 10 et Il; la plaque pénètre pratiquement jusqu'au fond de ces rainures La plaque 3 est percée d'un trou dans lequel est introduit le résonateur 2 (flèche f 2); le résonateur 2 présente, sensiblement en son milieu, une rainure 20 en forme de gorge circulaire et, dans la position que doit occuper le résonateur à l'intérieur de la cavité, cette rainure se trouve cachée dans le trou de la plaque 3. Quand la plaque 3 et le résonateur 2 sont placés dans la cavité, une cale 4, de forme plate et percée d'un trou 40, est introduite au fond de la cavité, entre la plaque d'extrémité 15 et le résonateur 2; le contour de cette plaque est un parallélépipède rectangle dont trois des bords sont alors respectivement en contact avec les côtés 12 et 13 et avec le fond 14 le quatrième bord étant dans le même plan que les bords des côtés 12, 13 opposés au fond 14 Quand elle est au fond de la cavité la cale 4 est amenée, par translation, en contact avec le support 3; le trou 40 a des dimensions et une position qui sont étudiées pour que, dans cette translation, ses bords soient en contact glissant autour du résonateur 2 placé à la distance qu'il devra occuper par rapport aux côtés 12, 13 et au fond 14 L'introduction de la cale 4 dans la cavité puis sa translation en direction de la plaque 3, ont été symbolisées par une flèche, f sur la figure 1. La figure 2 montre la cavité 1 après que la plaque 3, le résonateur 2 et la cale 4 y aient été introduits comme indiqué à l'aide de la figure 1. La figure 2 montre également une cale 5 en'forme dé U dont la hauteur ajoutée à l'épaisseur de la cale 4, est égale à la distance à laquelle le support 3 doit se trouver du fond 15 dans le dispositif à réaliser; cette cale 5 est enfoncée dans la cavité, entre la cale 4 et la plaque d'extrémité en position telle que les deux barres verticales du U passent de part et d'autre du résonateur 2 (flèche f 18824 Sur la figure 3 les pièces I à 5 sont dans la position qu'elles occupent après le 'montage décrit à l'aide des figures 1 et 2; cet ensemble est introduit (flèche f 5) dans un logement pratiqué dans un bloc 7 muni de quatre tiges filetées 70 à 73; un couvercle 8, percé de quatre trous 80 à 83 destinés respectivement -au passage des tiges filetées 70 à 73, est amené en contact avec le bloc 7 (flèche f 6) et est bloqué dans cette position grâce à-quatre écrous, 84 à 87, qui sont vissés respectivement sur les quatre tiges 70 à 73 Le bloc 7 et le couvercle 8 forment ainsi une enceinte à une seule ouverture et la paroi intérieure de cette enceinte est usinée pour être en contact étroit avec la paroi extérieure du fond 14 des côtés parallèles 12 et 13 de la plaque d'extrémité 15 et avec les bords de la cale 4 et des côtés 12 et 13 opposés au fond 14. Comme le montre la figure 3 un piston 6 est introduit (flèche f 7) dans l'enceinte 7-8; ce piston est réalisé pour remplir l'espace libre de la cavité 1, situé au-dessus de la plaque 3 et comporte à cet effet un trou 60 afin de pouvoir glisser entre la cavité et le couvercle 8 lorsque ce dernier est fixé au bloc 7 La hauteur du piston 6 est calculée pour qu'il dépasse de l'ouverture de l'enceinte 7-8 quand il arrive en appui sur la plaque 3. Il est à noter que le bloc 3 comporte deux trous 75 et 76 qui vont chacun de sa face arrière jusqu'au logement dans lequel est placée la cavité 1 Le trou 75 qui débouche au niveau de la plaque 3 est un trou lisse destiné à permettre une mesure de température au voisinage de cette plaque; le trou 76 est un trou fileté destiné à recevoir une vis qui sera utilisée comme extracteur pour faciliter l'extraction de la cavité 1 hors du bloc 7 après l'opération de thermocompression qui va être décrite à l'aide des figures 4 et 5. La figure 4 est une vue en coupe sur laquelle apparaissent les pièces 1 à 7 telles qu'elles ont été assemblées dans l'assemblage décrit à l'aide des figures précédentes Le plan de la coupe est le plan parallèle au fond 14 (voir figure 1) de la cavité 1 et passant par le grand axe XX du résonateur 2. Sur la figure 4 les pièces 1 à 7 sont représentées posées sur une plaque chauffante 9 dont -seule la partie supérieure a été représentée. Cette plaque chauffante permet de chauffer le support 3 jusqu'à une température T prédéterminée qui est mesurée à l'aide d'un thermomètre 18824 disposé à l'intérieur du trou 75 du bloc 7 (voir figure 3); cette tempéra- ture T est déterminée expérimentalement pour assurer une bonne thermo- compression du support 3 compte tenu du matériau qui le constitue et de son volume Quand cette température T est atteinte, elle est maintenue pendant un temps dont la durée varie en fonction de la constitution et du volume du support puis le support 3 est comprimé à l'aide d'une presse, munie d'un pressiomètre, qui vient enfoncer le piston 6; cette presse a été symbolisée par une flèche, P. Sous l'action de la chaleur le matériau thermocompressible consti- tutif du support 3 devient mou, la pression à laquelle il est alors soumis amène une réduction de son épaisseur par écrasement et un étalement latéral qui remplit les rainures creusées dans la paroi de la cavité 1 et du résonateur 2. Quand une valeur prédéterminée, obtenue après différents essais sur d'autres ensembles cavité-résonateur-support identiques, est atteinte pour la pression P, l'action de la presse cesse et l'enceinte 7-8 (voir figure 3) est ouverte Le support 3 est alors soumis à un refroidissement rapide qui, dans le cas de l'exemple décrit, est produit par une soufflerie d'air froid Les cales 4 et 5 sont alors retirées ainsi que le piston 6. La figure 5 montre, dans une vue en coupe par le plan parallèle au fond 14 (voir figure 1) de la cavité et passant par le grand axe XX du résonateur, comment se présente alors le support 3 par rapport à la cavité 1 et au résonateur 2: les rainures pratiquées dans la cavité et le résonateur sont totalement remplies; ainsi le support, qui après refroi- dissement a retrouvé sa dureté initiale, assure une liaison rigide entre la cavité et le résonateur La précision du positionnement du résonateur dans la cavité est essentiellement déterminée par la précision de réalisation des cales 4 et 5; une précision du positionnement du dizième de millimètre a été atteinte avec un usinage des pièces 1, 2, 4 et 5 au vingtième dans la réalisation qui a servi d'exemple à la description et dont les caractéristiques principales sont indiquées ci-après. Etant donné que les figures 1 à 5 ont été dessinées en respectant les rapports entre les dimensions des différents éléments, il suffit d'indiquer que le résonateur 2 mesurait 4 cm. 18824 Le matériau choisi pour le support 3, dans la réalisation décrite est un copolymère de polystyrène vendu sous la marque Polypenco avec la référence Q 2000 5; il s'agit d'un produit rigide et transparent ayant une constante diélectrique de 2,52 Le support ainsi constitué a été chauffé à 140 'C, maintenu 6 minutes à cette température sur la table chauffante puis comprimé sous une pression de l'ordre de 6 107 pascals; Ja tempéra- ture du support a alors été ramenée rapidement à 601 C Les essais qui ont été effectués sur des cavités réalisées comme indiqué ci-avant avec ce produit ont permis de montrer que ce support en copolymère de polysty- rène thermocomprimé était utilisable jusqu'à IOG Hz sans problèmes particuliers, peut être stocké à des températures comprises entre 40 et + 800 C sans inconvénients, supporte sans dommages des accélérations de l Og et des vibrations à amplitude constante de 0,2 mm à des fréquences allant de 5 à 1 OO Hz. Ainsi l'exemple de réalisation qui a été décrit, en ce qui concerne les caractéristiques mécaniques, se distingue principalement des réalisa- tions classiques à support en polytétrafluoroéthylène: par une précision de positionnement qui n'est pas tributaire de la précision de réalisation, de positionnement et de fixation du support, par une résistance aux contraintes mécaniques très fortement supérieure à celle du polytétrafluoroéthylène. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, c'est ainsi que d'autres matières plastiques thermocompressibles peuvent être employées dans la mesure o leurs caractéristiques sont compatibles avec les caractéristiques recherchées pour le dispositif comportant une cavité dans laquelle doit être fixé un résonateur La première de ces caractéris- tiques sera généralement une constante diélectrique aussi faible que possible, une valeur de constante diélectrique inférieure à 2,6 étant, le plus souvent, considérée comme satisfaisante. De même les rainures pratiquées dans la paroi interne de la cavité et dans le résonateur pourront être remplacées par des entailles de dimensions plus réduites qui, à la limite, pourront être de simples trous, étant entendu que ces entailles seront disposées de manière à être remplies, après l'opération de thermocompression, par le matériau consti- tuant le support. 18824 REVENDICATIONS 1 Dispositif comportant une cavité ( 1), un résonateur linéaire ( 2) et un support ( 3) pour fixer le résonateur dans la cavité, ce support étant constitué par une plaque de constante diélectrique inférieure à 2,6, au contact de la paroi interne de la cavité, et percée d'un trou à travers lequel passe le résonateur, caractérisé en ce que la paroi interne de la cavité et le résonateur présentent chacun au moins une entaille ( 10, Il, ), en ce que la plaque ( 3) est en matière plastique thermocompressible et en ce que, la plaque est fixée dans les entailles par thermocompression. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la cavité comportant deux faces en regard ( 12, 13), deux entailles parallèles ( 10, 11) sont pratiquées respectivement dans les deux faces en regard, en ce que le résonateur ( 2) comporte une entaille ( 20) qui l'entoure à l'endroit o il passe à travers la plaque ( 3). 3 Procédé de montage du dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la cavité ( 1) comportant une première partie ( 1) destinée à être rendue solidaire du support, au moins une entaille ( 10, 11) est pratiquée dans la paroi interne de la première partie et dans le résonateur, en ce que la plaque ( 3) est disposée dans la première partie avec l'un de ses bords recouvrant l'entaille de la première partie, en ce que le résonateur traverse un trou percé dans la plaque et a son entaille ( 20) à l'intérieur du trou, en ce qu'un ensemble mécanique ( 4, 5, 6, 7, 8) comportant au moins une cale ( 4) et un piston ( 6) à monter de part et d'autre de la plaque, est disposé de manière à délimiter avec la première partie et le résonateur un volume contenant la plaque, en ce que la plaque est chauffée à une température T puis comprimée à cette température sous une pression P, donnée par le piston, puis en ce que l'ensemble mécanique est retiré. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque est un copolymère de polystyrène du type de celui vendu sous la marque Polypenco avec la référence Q 2000 5, en ce que T est égal environ à 140 'C, en ce que P est de l'ordre de 6 107 pascals, et en ce que, juste après qu'elle ait été comprimée, la plaque ( 3) est ramenée par refroidissement forcé à environ 60 C. 18824 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, comme ensemble mécanique, un ensemble mécanique comportant également une enceinte ( 7, 8) qui épouse sensiblement les contours extérieurs de la première partie pour former une bride et éviter la déformation de la première partie pendant que la plaque est comprimée.