Brevet FR2514953A1 — publié le 19830422

La présente invention concerne les fenêtres de gui- des d'ondes et elle porte plus particulièrement sur des fen C- tres de guides d'ondes en céramique à large bande, exemptes de modes. Des fenêtres diélectriques laissant passer les on- des sont nécessaires pour isoler des tubes à vide et des sec- tions de guide d'ondes dans lesquelles ne règne pas le vide. Des fenêtres résonnantes réalisées de façon générale en verre ou en mica sont déjà courantes et disponibles dans le commer- ce Ces fenêtres sont conçues de façon caractéristique sous la forme d'une ouverture de diaphragme au centre d'un guide d'ondes et, lorsqu'elles sont correctement compensées, elles peuvent procurer une largeur de bande modérée Leur inconve- nient essentiel consiste cependant dans leur incapacité à accepter des puissances moyennes élevées O L'invention a pour but de procurer une fenêtre de guide d'ondes qui permette un fonctionnement à large bande et soit exempte de modes. L'invention a également pour but de procurer une fenêtre de guide d'ondes en céramique offrant de meilleures possibilités de fonctionnement à des puissances moyennes élevées. L'invention a également pour but de procurer urne fenêtre de guide d'ondes ayant les caractéristiques précitées dont la fabrication soit relativement aisée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: Ta figure 1 est une représentation schématique, partiellement en coupe, d'un guide d'ondes contenant une fe- notre conforme à l'invention. Les figures 2 A-2 C montrent des vues en plan du gui- de d'ondes de la figure 1, dans la direction de propagation des ondes et dans des directions perpendiculaires aux parois latérales du guide O La figure 3 est un graphique montrant la variation du rapport d'ondes stationnaires en tension (ROS) en fonction de la fréquence pour la fenêtre de guide d'ondes décrite ici. On va maintenant considérer les figures 1 et 2 qui montrent une fenêtre de guide d'ondes qui comporte les ca- ractéristiques de l'invention La fenêtre 10 est spécialement conçue pour le guide d'ondes standard WR-284, désigné par la référence 11, ayant des dimensions internes de 72,14 mm x 34,04 mm, et pour être exempte de modes dans une gamme de fréquence de la bande S allant de 2,6 à 4,0 G Hz Le guide d'ondes 11 est équipé de brides 12 permettant de le fixer fermement à d'autres composants. La fenêtre 10 consiste pratiquement en neuf blocs de céramique 13, en alumine, qui sont des blocs rectangulai- res métallisés qui mesurent 22,86 mm de longueur, 10,16 mm de largeur et 2,92 mm d'épaisseur (ce qui correspond à neuf fenêtres de guide d'ondes WR-90) Chaque bloc de céramique individuel a sa propre fréquence de coupure approximativement égale à celle du guide d'ondes WR-284 ( 2100 JÂz), ce qui don- ne donc une fenetre composite qui est totalement exempte de modes sur la totalité de la gamme de fréquence du guide d'on- des WR-284 Les blocs sont assemblés de la manière représentée, en étant étroitement juxtaposés parallèlement les uns aux au- tres en trois rangées et trois colonnes, pour former une pla- que rectangulaire d'épaisseur uniforme Les blocs de cérami- que 13 sont maintenus ensemble par des joints brasés avec une couche de métallisation 14 placée entre chaque paire de blocs de céramique 13 adjacents, conformément à n'importe quel pro- cédé bien connu dans le domaine des joints céramique-cérami- que et céramique-métal. Du fait que les couches de métallisation sont gé- néralement très minces, une matrice 3 x 3 de blocs de céra- mique 13 ainsi brasés ensemble n'emplit pas complètement la section transversale d'un guide d'onde WR-284 De ce fait, pour former un joint hermétique, des entretoises métalliques minces (non représentées) de largeur appropriée sont inter- calées entre la fengtre 10 et les parois du guide d'ondes 11 o En pratique, on brase ensemble la totalité de l'assemblage comprenant les entretoises et les couches de métallisation 14, et on enlève soigneusement les argtes métalliques fines de la métallisation qui dépassent. La fenêtre 10 ne mesure donc que 2,92 mm d'épais- seur dans le mode de réalisation considéré En comparaison de fenêtres caractéristiques ayant une épaisseur d'environ ,24 mm, ceci signifie que la perte d'insertion est notable- ment rédi;ite Un test a montré une perte d'insertion très in- férieure à 0,1 d B sur la banuîe passante de 3,0 à 3,7 G Hz. Bien qu'on n'envisage pas que les joints brasés soient aussi résistants que de la céramique pleine, les pressions normales dans les guides d'ondes ne doivent présenter aucun problème. De plus, la fenêtre 10 n'est relativement pas difficile à fabriquer, du fait que tous ces blocs de céramique ont la même dilatation Les couches de métallisation 14 sur les sur- faces métallisées brasées des blocs 13 constituent en outre une grille, ou un treillis conducteur perpendiculaire,destiné à conduire la chaleur à partir du centre de la fengtre 10. Ceci contribue à augmenter la puissance moyenne admissible et réduit également divers modes harmoniques qui peuvent être transmis. On va maintenant considérer la figure 3 sur laquel- le on a représenté le rapport d'ondes stationnaires de ten- sion en fonction de la fréquence pour la fenêtre 10 décrite ci-dessus La courbe en pointillés sur la figure montre le ROS dans des conditions d'adaptation à environ 3,4 G Hz, qui résulte des blocs de céramique individuels 13 avec les di- mensions indiquées ci-dessus La courbe en trait continu montre la relation lorsqu'on utilise des doigts d'adaptation d'un diamètre de 7,95 mm, comme le montrent les figures 1 et 2, de part et d'autre des blocs de céramique, à 43,18 mm de la fenêtre 10 et à 10,31 mm de la paroi de guide d'ondes 11 On voit qu'on peut obtenir un ROS compris entre 1,0 et moins de 1,1 dans une gamme allant d'environ 3,0 à 3,7 G Hz. On a décrit l'invention ci-dessus en considérant un mode de réalisation particulier La description faite ci-dessus doit cependant être considérée comme un exemple et non de façon limitative Par exemple, il n'est pas obli- gatoire que les blocs de céramique élémentaires pour une fe- n 9 tre multiple conforme à l'invention soient toujours des fen 4 tres de guides d'ondes WR-90 Il n'est pas obligatoire qu'ils soient au nombre de neuf; et il n'est pas non plus obligatoire qu'ils soient disposés en une matrice avec des nombres fixes de rangées et de colonnes On peut au contrai- re modifier librement ces paramètres de la fen Ctre en fonc- tion des dimensions de la section transversale du guide d'on- des dans lequel la fengtre doit 9 tre utilisée, ainsi qu'en fonction de sa fréquence de coupure ou de la gamme de fré- quence dans laquelle on désire faire fonctionner le guide d'ondes sans modes. REVENDICATIONS 1 Fenêtre de guide d'ondes ( 10) exempte de modes et à large bande, caractérisée en ce qu'elle comprend un en- semble de blocs de céramique ( 13) assemblés parallèlement les uns aux autres, en juxtaposition mutuelle étroite. 2 Fengtre de guide d'ondes selon la revendication 1, caractérisée en ce que les blocs ( 13) sont en alumine et sont rectangulaires. 3 Fenêtre de guide d'ondes selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des couches de métallisation ( 14) entre des paires adjacentes de blocs de céramique ( 13). 4 Fenêtre de guide d'ondes selon la revendication 2, caractérisée en ce que les blocs ( 13) sont disposés sous la forme d'une matrice. Fengtre de guide d'ondes selon la revendication 4, caractérisée en ce que la matrice comporte trois colonnes et trois rangées.