Brevet FR2547137A1 — publié le 19841207

"DISPOSITIF DE STABILISATION EN TEMPERATURE D'UNE BILLE DE YIG DANS UN OSCILLATEUR HYPERPREQUENCE" La présente invention concerne un dispositif de stabilisation en température d'une bille de grenat de fer et d'yttrium dans un oscillateur hyperfréquence. Dans les oscillateurs hyperfréquence utilisant comme résonateur une bille de grenat de fer et d'yttrium (connue également sous l'abréviation de YIG) placée dans un champ magnétique, la fréquence de l'onde hyperfréquence émise dépend en général fortement de la température, ce qui est évidemment un inconvénient lorsque la stabilité en fréquence 10 des oscillateurs doit être garantie sur une large gamme de température Un moyen connu pour stabiliser la fréquence de résonance est de mettre à profit l'anisotropie cristalline du YIG se présentant sous forme de monocristal On sait en effet que, pour certaines orientations privilégiées des axes 15 cristallographiques du YIG, le coefficient de température donnant la variation de fréquence associée A une variation de température donnée peut être rendu nul? au moins théoriquement Aussi, lors du montage de la bille de YIG, il est nécessaire de soigneusement l'orienter dans l'entrefer de 20 l'électroaimant de l'oscillateur, d'o des manipulations longues et délicates. Le but de la présente invention est d'éviter cet inconvénient et de proposer un dispositif de stabilisation en température à la fois efficace et de dimensions réduites 25 pour pouvoir être facilement logé dans un oscillateur hyperfréquence du type "A résonateur à bille de YIG". En effet, selon ia présente invention, un dispositif de stabilisation en température d'une bille de grenat de fer et d'yttrium dans un oscillateur hyperfréquence, est notamment 30 remarquable en ce qu'il comporte un circuit intégré en puce disposant d'un régulateur de température, en contact thermique avec un bloc métallique de masse thermique élevée, ce bloc métallique étant, d'une part, thermiquement isolé de la structure mécanique de l'oscillateur, et, d'autre part, en contact 35 thermique avec un support sur lequel est fixée la bille de grenat de fer et d'yttrium, et présentant une faible résistance thermique entre ledit bloc métallique et ladite bille. Ainsi, le régulateur de température maintient constante la température du circuit intégré et donc celle de la bille de 5 YIG par l'intermédiaire dudit support et du fait que le bloc métallique, étant isolé de la structure mécanique de l'oscillateur et possédant une grande masse thermique, présente une forte inertie thermique qui amortit d'éventuelles fluctuations de température. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, ledit support est constitué par une première tige traversant le bloc métallique, la bille de grenat de fer et d'yttrium étant fixée à une première extrémité de la première tige. Dans ce cas, on peut envisager que la première tige est en 15 oxyde de béryllium, matériau à la fois bon conducteur thermique et transparent aux hyperfréquences, ou alors, on peut également prévoir que ladite première tige est constituée d'une première partie métallique en contact avec le bloc métallique et d'une deuxième partie transparente aux hyper20 fréquences sur laquelle est collée la bille de grenat de fer et d'yttrium. Dans le but d'éviter les effets de vibration dus au porte-à-faux de la première tige et afin de faciliter le centrage de la bille de YIG dans l'entrefer de l'électroai25 mant, il est avantageusement prévu que ledit support comporte également dans le même axe que la première tige, mais opposée par rapport à la bille, une deuxième tige en au moins un matériau thermiquement isolant, dont une première extrémité a une position fixe et déterminée par rapport à la structure mécanique de l'oscillateur, et en ce que des moyens élastiques exercent leur effort sur la deuxième extrémité de la première tige de façon à amener la bille de grenat de fer et d'yttrium en appui sur la deuxième extrémité de la deuxième tige Cette deuxième extrémité constitue donc une 35 référence mécanique permettant de mettre la bille de YIG dans une position précise et reproductible dans le champ magnétique produit par l'électroaimant et, la bille étant maintenue par deux tiges différentes, l'amplitude des vibrations est considérablement réduite. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un oscillateur hyperfréquence comportant un dispositif de stabilisation en température selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 1 montre en coupe un dispositif de stabilisation en température d'une bille 11 de grenat de fer et d'yt15 trium dans un oscillateur 12 hyperfréquence Comme l'indique la figure 1, ce dispositif de régulation comporte un circuit intégré 21 en puce disposant d'un régulateur de température, en contact thermique avec un bloc métallique 22 de masse thermique élevée, par exemple en cuivre Ce bloc métallique 20 22 est, d'une part, isolé thermiquement de la structure mécanique 13 de l'oscillateur 12 par des pattes 61 de fixation latérales isolantes qui peuvent être en alumine, et, d'autre part, en contact thermique avec un support 23 sur lequel est fixée la bille 11 de grenat de fer et d'yttrium, et présentant 25 une faible résistance thermique entre ledit bloc métallique 22 et ladite bille 11 Conformément à la figure 1, le circuit intégré 21 est placé dans une rainure 15 aménagée dans le bloc métallique 22 A titre d'exemple, ce circuit intégré 21 peut être celui constituant le régulateur de moteur du type TDA 30 1059 B commercialisé par la Société Philips Ce régulateur de moteur comporte en effet un régulateur de température protégeant le cristal d'éventuels échauffements causés par un blocage du moteur Dans l'application au dispositif de régulation selon l'invention, on place aux bornes de ce circuit 35 une résistance de 5 ohms environ réalisée, par exemple, à l'aide d'une diode Gunn ou d'un transistor saturé pour mettre '47137 le circuit intégré en régime de régulation thermique La température du bloc métallique 22, et donc sensiblement celle de la bille 11 de YIG, est ainsi régulée par le circuit intégré 21 en puce Le bloc métallique, isolé thermiquement de la structure de l'oscillateur et possédant une masse thermique élevée, présente une grande inertie thermique permettant d'amortir les fluctuations de température. Dans l'exemple de la figure 1, le support 23 est constitué par une première tige 24, traversant le bloc métallique 10 22, la bille 11 de grenat de fer et d'yttrium étant fixée à une première extrémité 25 de la première tige 24 Comme on peut le voir à la figure 1, cette première tige 24 peut être constituée d'une première partie 26 métallique, en cuivre par exemple, en contact thermique avec le bloc métallique 22, 15 et d'une deuxième partie 27 transparente aux hyperfréquences, en alumine par exemple, sur laquelle est collée la bille 11 de YIG On peut aussi prévoir que, dans le cas de la figure 1, la première partie 26 métallique soit munie d'un filetage permettant de faire tourner la bille de YIG autour de l'axe 20 40 de la tige 24 de façon à pouvoir placer sommairement les axes cristallographiques de la bille 11 dans une position favorable à la stabilité thermique de l'oscillateur et à l'élimination de modes de fonctionnement parasites La figure 1 montre aussi que la bille de YIG est couplée au cir25 cuit hyperfréquence 60 par une boucle 61 à fil entourant la bille Ce circuit hyperfréquence 60 est isolé de la structure mécanique de l'oscillateur par un intermédiaire 14, en alumine par exemple. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention montré à la figure 2, la première tige 24 est réalisée d'une seule pièce en oxyde de béryllium, matériau à la fois bon conducteur thermique et transparent aux hyperfréquences. D'autre part, le support 23 comporte également, dans le même axe 40 que la première tige 24, mais opposée par rapport à 35 la bille 11, une deuxième tige 28, dont une première extrémité 29 a une position fixe et déterminée par rapport à la structure mécanique 13 de l'oscillateur 12 Des moyens élastiques 50, ici un ressort à lame, exercent leur effort sur la deuxième extrémité 30 de la première tige 24 de façon à amener la bille 11 de grenat de fer et d'yttrium en appui 5 sur la deuxième extrémité 31 de la deuxième tige 28 Dans l'exemple de la figure 2, cette deuxième tige 28 comporte deux parties isolantes: un corps principal en alumine sur lequel est emmanchée une tête de téflon munie d'un trou conique destiné à recevoir en appui la bille de YIG Comme 10 on peut l'observer à la figure 2, cette structure permet d'utiliser non pas une simple boucle de couplage à fil mais une bande 62 plus large enroulée autour de la tête de téflon. Le positionnement de cette bande 62 de couplage est à la fois plus simple et plus précis. REVENDICATIONS: 1 Dispositif de stabilisation en température d'une bille ( 1)de grenat de fer et d'yttrium dans un oscillateur( 12) hyperfréquence, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit intégré( 21)en puce disposant d'un régulateur de température, en contact thermique avec un bloc m 6 tallique( 22)de masse thermique élevée, ce bloc métallique( 22)étant, d'une part, thermiquement isolé de la structure mécanique( 13)de l'oscillateur ( 12), et, d'autre part, en contact thermique avec un support ( 23)sur lequel est fixée la bille(ll) de grenat de fer et d'yttrium, et présentant une faible résistance thermique entre ledit bloc m 6 tallique( 22)et ladite bille (). 2 Dispositif de stabilisation en température selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support 23)est constitué par une première tige( 24)traversant le bloc métal15 lique( 22), la bille dû) de grenat de fer et d'yttrium étant fixée à une première extrémité( 25)de la première tige( 2). 3 Dispositif de stabilisation en température selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première tige ( 24) est en oxyde de béryllium. 4 Dispositif de stabilisation en température selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première tige ( 24)est constituée d'une première partie( 26)métallique en contact avec le bloc métallique( 22)et d'une deuxième partie ( 27)transparente aux hyperfréquences sur laquelle est collée 25 la bille(ll)de grenat de fer et d'yttrium. Dispositif de stabilisation en température selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit support C 23)comporte également dans le même axe( 40)que la première tige( 24), mais opposée par rapport à la bille ( 12 30 une deuxième tige( 28)en au moins un matériau thermiquement isolant, dont une première extrémité( 29)a une position fixe et déterminée par rapport à la structure mécanique( 13)de l'oscillateur( 12), et en ce que des moyens élastiques( 50)exercent leur effort sur la deuxième extrémité( 30)de la première tige( 24)de 35 façon à amener la bille (ll)de grenat de fer et d'yttrium en appui sur la deuxième extrémité ( 31)de la deuxième tige( 28).