Brevet FR2536589A1 — publié le 19840525

"CIRCUIT MAGNETIQUE POUR RESONATEUR D'OSCILLATEUR A BILLE DE GRENAT DE FER ET D'YTTRIUM" La présente invention concerne un circuit magnétique pour résonateur d'oscillateur à bille de grenat de fer et d'yttrium, constitué par une première pièce polaire cylindrique compor- tant une bobine disposée autour d'un noyau axial, et une deuxième pièce polaire cylindrique à fond plat, les deux pièces polaires cylindriques étant réunies l'une à l'autre afin de fermer le circuit magnétique et la bille de grenat de fer et d'yttrium étant placée dans un entrefer défini par une extrémité du noyau axial et la partie du fond plat en regard de ladite extrémité. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des oscillateurs hyperfréquence ayant comme résonateur une bille de grenat de fer et d'yttrium, connu également sous le nom de YIG. Les circuits magnétiques du type de celui décrit dans le préambule offrent l'avantage d'un usinage facile dans la mesure o la deuxième pièce polaire présente un fond plat, ce qui permet par ailleurs de loger commodément le circuit hyperfréquence couplé avec la bille de YIG, en le fixant sur ledit fond plat Cependant, ces circuits magnéti- ques connus ont l'inconvénient de présenter des fuites ma- gnétiques assez importantes avec la conséquence qu'aux hautes fréquences, par exemple supérieures à-10 G Hz, la relation fréquence-courant dans la bobine n'est plus linéaire puisque, à cause des fuites et de la saturation du matériau, il faut 2 2536589 faire passer dans la bobine un courant plus important que nécessaire C'est le but de l'invention de remédier à cet inconvénient tout en conservant l'essentiel des avantages du fond plat. En effet, selon la présente invention, un circuit magnétique pour résonateur d'oscillateur à bille de grenat de fer et d'yttrium, constitué par une première pièce polaire cylindrique comportant une bobine disposée autour d'un noyau axial, et une deuxième pièce polaire cylindrique à fond plat, les deux pièces polaires cylindriques étant réunies l'une à l'autre afin de fermer le circuit magnétique et la bille de grenat de fer et d'yttrium étant placée dans un entrefer défini par une extrémité du noyau axial et la partie du fond plat eh regard de ladite extrémité, est notamment remarquable en ce qu'une gorge circulaire est aménagée dans le fond plat autour de ladite partie en regard de l'extrémité du noyau axial. Ainsi, la gorge pratiquée dans le fond plat à la périphérie de l'entrefer-permet de réduire de façon-très sensible les fuites magnétiques du circuit, d'o une amélio- ration de la linéarité courant-fréquence à fort champ et une meilleure sensibilité du dispositif On peut alors envisager d'utiliser une bobine de plus faible dimension ainsi qu'un circuit magnétique plus réduit entraînant un gain en volume et en poids De plus, il faut signaler que la dimi- nution de la quantité de matériau mise en jeu conduit à une réduction du trainage magnétique et, par conséquent, à une réduction du temps de commutation. D'autre part, dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, il est prévu que la largeur de la gorge est comprise entre 1 et 2 fois la largeur de l'entrefer et que la profondeur de ladite gorge est de l'ordre de la largeur dudit entrefer, Ces caractéristiques dimensionnelles condui- sent à une gorge de petite dimension qui permettent de pré- server les avantages d'un fond plat pour la deuxième pièce polaire, à savoir usinage facile et possibilité de loger - le circuit hyperfréquence en le plaquant sur le fond plat avec l'avantage supplémentaire d'une bonne évacuation ther- mique. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en coupe d'un résonateur d'oscil- lateur hyperfréquence selon l'invention. Le circuit magnétique pour un résonateur d'oscillateur à bille 11 de grenat de fer et d'yttrium, montré à la figure 1, est constitué par une première pièce polaire cylin- drique 12 comportant une bobine 13 disposée autour d'un noyau axial 14 et par une deuxième pièce polaire cylindrique 15 à fond plat 16 Les deux pièces polaires cylindriques 12, 15 sont réunies l'une à l'autre afin de fermer le circuit magné- tique, et la bille 11 de YIG est placée dans un entrefer 17 défini par une extrémité 18 du noyau axial 14 et de la partie 19 du fond plat 16 en regard de ladite extrémité 18 Comme on peut le voir à la figure 1, une gorge 20 est aménagée dans le fond plat 16 autour de ladite partie 19 en regard de l'extrémité 18 du noyau axial 14 Cette disposition a pour but, conformément à l'invention, de réduire les fuites ma- gnétiques à la périphérie de l'entrefer et donc d'augmenter la linéarité courant-fréquence de la source ainsi que d'a- méliorer sa sensibilité. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la largeur de la gorge 20 est comprise entre 1 et 2 fois la largeur de l'entrefer 17 et la profondeur de ladite gorge est de l'ordre de la largeur dudit entiefer Plus précisément, la Demanderesse a réalisé un circuit magnétique conforme à l'invention dans lequel-l'entrefer avait une largeur de 1,8 mm et dont la gorge avait 2,75 mm de largeur et 1,5 mm de pro- fondeur Par ailleurs, la Demanderesse a également constaté une nette amélioration de la linéarité de la source hyper- fréquence munie du circuit magnétique selon l'invention. En effet, elle a observé que la non-linéarité, calculée- 4 2536589 par la différence entre la fréquence effective et la fréquence attendue pour un dispositif parfaitement linéaires était divisée par plus de 8 à 18 G Hz en passant de 260 M Hz à 30 M Hz, de même que la zone de saturation était repoussée de plus de 1 G Hz vers les hautes fréquences. i' 2536589 REVENDICATIONS: Circuit magnétique pour résonateur d'oscillateur à bille ( 11) de grenat de fer et d'yttrium, constitué par une premie- re pièce polaire cylindrique ( 12) comportant une bobine ( 13) disposée autour d'un noyau axial ( 14) et une deuxième pièce polaire cylindrique ( 15) à fond plat ( 16), les deux pièces polaires cylindriques ( 12,15) étant réunies l'une à l'autre- afin de fermer le circuit magnétique et la bille ( 11) de grenat de fer et d'yttrium étant placée dans un entrefer ( 17) défini par une extrémité ( 18) du noyau axial ( 14) et la partie ( 19) du fond plat en regard de ladite extrémité ( 18), caractérisé en ce qu'une gorge circulaire ( 20) est aménagée dans le fond plat ( 16) autour de ladite partie ( 19) en regard de l'extrémité ( 18) du noyau axial ( 14). 2 Circuit magnétique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la largeur de la gorge ( 20) est comprise entre 1 et 2 fois la largeur de l'entrefer ( 17) et que la profondeur de ladite gorge est de l'ordre de la largeur dudit entrefer.