Brevet FR2554644A1 — publié le 19850510

La présente invention concerne un élément de connexion, ainsi qu'un connecteur, pour une ligne hyperfréquence en forme de coaxial semi-rigide soumise à un environnement spatial. L'environnement spatial impose aux éléments qui y sont soumis des contraintes sévères en ce qui concerne la fiabilité électrique et mécanique d'ensemble, et notamment la tenue en température et la tenue aux vibra- tions et aux chocs. En ce qui concerne plus particulièrement la tenue en température, il a été constaté que les connecteurs classiquement utilisés dans ce genre d'application, et qui comportent des liaisons par soudure à l'étain, ne supportent généralement pas des températures inférieures à -65 C, alors que la température extérieure peut atteindre -1000C à -1300C. Une solution consiste alors à enrober les connecteurs pour les protéger du froid intense, mais cette technique n'est pas toujours applicable dans certaines configurations, notamment lorsqu'il s'agit d'alimenter des antennes situées en bout d'un bras du satellite. L'invention propose précisément un connecteur qui pallie cette difficulté, grâce à une liaison électrique sans soudure. Il est ainsi possible d'obtenir un fonctionnement satisfaisant pour une gamme de températures au moins aussi étendue que -15O0C à +1550C. En outre, le connecteur de l'invention permet d'assurer une excellente conduction thermique entre la ligne coaxiale et l'organe sur lequel celle-ci est connectée. Il est en effet important de toujours disposer de ponts thermiques entre les différents éléments du satellite, de manière à homogénéiser la température des différents points de celui-ci. Le connecteur proposé permet précisément d'assurer cette fonction, à la différence des connecteurs jusqu'à présent utilisés. On constatera en outre que le connecteur de l'invention présente un nombre très réduit de pièces, et que son montage est particulièrement aisé en raison de l'absence de soudure. La fiabilité du connecteur et sa tenue aux vibrations et aux chocs est améliorée d'autant, tout en conservant des performances électriques (taux d'ondes stationnaires, isolement) et mécaniques au moins équivalentes à celles des connecteurs classiques. Selon l'invention, l'élément de connexion comprend un corps conducteur, solidaire de l'organe extérieur et relié électriquement et thermiquement à celui-ci, pourvu d'un passage axial recevant l'extrémité du coaxial, ce passage comportant une région tronconique de section au moins égale à la section de l'armature du coaxial, un isolateur, recevant et immobilisant l'extrémité dénudée, émergeant du passage du corps conducteur de l'amie du coaxial, un couvercle conducteur, apte à être solidarisé au corps, pourvu d'un passage axial de section sensiblement égale à la section de l'armature du coaxial, ce couvercle comportant des moyens de fixation et de serrage sur le corps, aptes à rapprocher axialement corps et couvercle, et assurant en outre la liaison électrique et thermique entre ces deux éléments, ce couvercle comportant en outre une partie postérieure allongée et fendue, pourvue de moyens de serrage radial pour assurer la liaison électrique et thermique entre le couvercle et l'armature du coaxial, un manchon, de forme intérieure cylindrique de section sensiblement égale à celle de l'armature du coaxial, et de forme extérieure tronconique homologue de la surface intérieure tronconique du corps, ce manchon étant inter calé entre le corps et le couvercle et étant fendu, de manière à former pince de serrage du coaxial lors du rapprochement du couvercle et du corps. Un tel élément de connexion permet de réaliser une transition entre la ligne coaxiale d'alimentation et une cavité (guide d'ondes circulaire ou rectangulaire, cornetd'émission )pour exciter celle-ci. Inversement, il est possible d'accoupler le coaxial à une source hyperfréquence pour faire transiter l'énergie émise par celle-ci vers un organe situé à distance. Dans un premier mode de réalisation, l'extrémité dénudée de l'âme du coaxial émerge à l'intérieur d'une cavité délimitée par l'organe extérieur sur lequel est raccordée la ligne, et y est prolongée de manière à y former élément rayonnant d'excitation. Dans un second mode de réalisation, il est prévu un élément rayonnant d'excitation émergeant à l'intérieur de cette cavité, cet élément rayonnant étant solidaire de l'isolateur et pourvu en partie postérieure d'une pince fendue recevant l'extrémité dénudée de l'amie du coaxial. L'élément de connexion selon l'invention permet également de réaliser un connecteur pour relier bout à bout deux coaxiaux hyperfréquences semi-rigides. A cette fin, le connecteur comprend deux éléments de connexion tels que ceux qui ont été précédemment exposés, ces éléments étant disposés symétriquement, et l'isolateur supportant un élément central de liaison en forme de pince fendue recevant et reliant ensemble les âmes des deux coaxiaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue en coupe, selon la ligne I-I de la figure 2, de l'élément de connexion de l'invention, la figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne II-II de la figure 1-, du couvercle de cet élément la figure 3 correspond à une variante de la figure 1, dans laquelle l'élément rayonnant est constitué par une pièce rapportée, la figure 4 est une vue en coupe d'un connecteur de liaison pour deux coaxiaux disposés bout à bout. Sur la figure 1, la référence 10 désigne le coaxial à raccorder sur un organe extérieur 20. Le coaxial est du type semi-rigide ; il comprend une âme centrale 11 et une armature extérieure 12 non isolée (tout au moins dans la région du connecteur), un diélectrique 13 séparant l'âne et l'armature. Sur l'organe extérieur 20 est fixé mécaniquement, et relié électriquement, un corps 30 en matériau conducteur. La liaison du corps à l'organe extérieur peut par exemple être réalisée au moyen de vis (non représen8es) introduites dans un alésage 31 du corps et vissées dans un trou taraudé 21 de l'organe 20. Il est important que, outre la liaison électrique entre ces deux éléments, une liaison thermique soit également assurée, ce que permet grécisément le serrage au moyen de vis. Le corps 30 maintient en place un isolateur 40, qui traverse la paroi de l'organe 20 et qui sert à guider l'extrémité dénudée émergente îîa de l'ame 11 du coaxial. Cette extrémité émergente, prolongée, peut notamment constituer l'élément d'excitation d'une cavité hyperfréquence 22 (guide d'ondes ou cornet d'émission ) délimitée par l'organe 20. A son extrémité postérieure, le corps 30 reçoit un couvercle 50, également conducteur, pouvant être solidarisé au corps, par exemple par un taraudage 53 homologue d'un filetage 33 pratiqué sur le corps. Le vissage du couvercle sur le corps permettra ainsi de rapprocher axialement les deux éléments, et d'assurer en outre leur liaison électrique aussi bien que thermique. Enfin, un manchon 60 est inséré entre le couvercle et le corps. La surface intérieure 61 de ce manchon est cylindrique, de section sensiblement égale à celle de l'armature du coaxial ; la surface extérieure 62 est par contre tronconique, et sa forme est homologue de celle d'une surface intérieure 32 du corps, également tronconique. Ce manchon comporte une fente 63, de manière à former pince de serrage du coaxial lors du vissage du couvercle sur le corps (le coaxial étant préalablement introduit dans les différents éléments jusu'à venir en butée avec un épaulement 34 du corps). Le manchon 60 assure, après serrage du couvercle, la solidarisation mécanique du coaxial semi-rigide avec le corps, et donc avec l'organe extérieur 20. Ce mode de fixation évite le recours à une soudure à l'étain, dont la tenue en température n'est pas satisfaisante dans un environnement spatial. Ce mode de fixation ne permet cependant pas d'assurer correctement la continuité de la liaison thermique entre l'armature du coaxial et l'organe extérieur 20. En effet, on constate en général que l'interface entre les surfaces tronconiques 32 et 62 constitue un obstacle à la circulation des calories. On prévoit donc, en partie postérieure du couvercle 50, une partie 51 allongée et pourvue d'une fente longitudinale 52 (également visible figure 2, qui représente une vue de bout et en coupe du couvercle 50), ainsi que des moyens de serrage radial de cette partie fendue 51, pour assurer la liaison électrique et thermique entre le couvercle et l'armature du coaxial. Ce serrage peut par exemple être réalisé auxmoyensde vis et d'écrous (non représentés) placés dans des alésages transversaux 54 de la partie fendue 51. Les différentes pièces de l'élément de connexion peuvent être réalisées dans des matériaux classiques, thermiquement et électriquement bons conducteurs, tels que par exemple le bronze au béryllium avec argenture de surface. La figure 3 représente une variante dans laquelle l'élément rayonnant excitant la cavité 22 est constitué par une pièce rapportée 70 présentant une protubérance antérieure 71 formant l'élément rayonnant proprement dit, un épaulement central 72 permettant son serrage et son maintien en place entre les deux éléments 41 et 42 de l'isolateur, ainsi qu'une partie postérieure 73 en forme de pince fendue recevant l'extrémité dénudée 11b de l'amie du coaxial. La figure 4 représente un connecteur permettant non plus de réaliser une transition coaxial -guide d'ondes, mais destiné à relier bout à bout deux coaxiaux 10, 10'. Ce connecteur comprend deux éléments de connexion 20, 30, 50, 60 et 20', 30' et 50', 60' identiques à l'élément de la figure 1 et disposés symétriquement. L'isolateur central 40 supporte un élément conducteur central de liaisons 80 comprenant deux pinces fendues 81, 81' opposées recevant et reliant ensemble les âmes 11, 11' de chacun des deux câbles coaxiaux. La liaison entre les deux coaxiaux est donc assurée avec une excellente continuité électrique aussi bien que thermique entre les armatures des deux coaxiaux. REVENDICATIONS 1. Un élément de connexion, pour relier électriquement, mécaniquement et thermiquement une ligne hyperfréquence constituée d'un coaxial semi-rigide (10) à un organe extérieur (20) en bout de cette ligne, caractérisé en ce qu'il comprend . un corps conducteur (30), solidaire de l'organe extérieur et relié électriquement et thermiquement à celui-ci, pourvu d'un passage axial recevant l'extrémité du coaxial, ce passage comportant une région tronconique (32) de section au moins égale à la section de l'armature (12) du coaxial, un isolateur (40), recevant et immobilisant l'extrémité dénudée, émergeant du passage du corps conducteur de l'amie (11) du coaxial, un couvercle (50) conducteur, apte à être solidarisé au corps, pourvu a d'un passage axial de section sensiblement égale à la section de l'armature du coaxial, ce couvercle comportant des moyens (53) de fixation et de serrage sur le corps, aptes à rapprocher axiale- ment corps et couvercle, et assurant en outre la liaison électrique et thermique entre ces deux éléments, ce couvercle comportant en outre une partie postérieure (51) allongée et fendue (52), pourvue de moyens (54) de serrage radial pour assurer la liaison électrique et thermique entre le couvercle et l'armature du coaxial, un manchon (60), de forme intérieure (61) cylindrique de section sensiblement égale à celle de l'armature du coaxial, et de forme extérieure (62) tronconique homologue de la surface intérieure (32) tronconique du corps, ce manchon étant intercalé entre le corps et le couvercle et étant fendu (63), de manière à former pince de serrage du coaxial lors du rapprochement du couvercle et du corps. 2. Un élément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe extérieur délimite une cavité hyperfréquence (22), et en ce que l'extrémité dénudée (11) de l'âme du coaxial émerge à l'intérieur de cette cavité et y est prolongée de manière à y former élément rayonnant d'excitation (lia). 3. Un élément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe extérieur délimite une cavité hyperfréquence (22), et en ce qu'il est prévu un élément rayonnant d'excitation (71) émergeant à l'intérieur de cette cavité, cet élément rayonnant étant solidaire de l'isolateur (41, 42) et pourvu en partie postérieure d'une pince fendue (73) recevant l'extrémité dénudée (1lob) de l'amie du coaxial. 4. Un élément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (30) comprend, à l'int6- rieur du passage axial, un épaulement (34) formant butée pour l'armature du coaxial introduit dans ledit passage. 5. Un connecteur pour relier bout à bout deux coaxiaux hyperfréquences semi-rigides (10, 10'), caracté- risé en ce qu'il comprend deux éléments de connexion (20 60, 20'-60') selon la revendication 1 disposés symétriquement, l'isolateur (40) supportant un élément central de liaison (80) en forme de pince fendue (81, 81') recevant et reliant ensemble les âmes (11, 11') des deux coaxiaux.