Brevet FR2563945A1 — publié le 19851108

- 1 - La présente invention est relative à un ensemble de commutation hyperfréquence pour circuit imprimé destiné à réaliser sur une des faces dudit circuit imprimé une liaison électrique entre une ligne de transmission centrale et, en alternance, l'une de deux autres lignes de transmission réalisées sur ladite face du circuit imprimé. Il est nécessaire dans de tels systèmes de commutation hyperfréquence d'assurer une qualité de transmission aussi bonne que possible entre la ligne de transmission centrale et la ligne de transmission commutée tout en assurant une très haute isolation de la ligne de transmission centrale vers la ligne de transmission non commutée. Les systèmes de commutation à diode habituellement utilisés pour assurer de telles commutations sur des circuits imprimés ne sont pas satisfaisants en hautes fréquences car ils ne permettent pas d'obtenir les qualités de transmission de signal et respectivement d'isolation mentionnées ci-dessus. La présente invention se propose au contraire de fournir un ensemble de commutation hyperfréquence pour circuit imprimé qui tout en étant économique et rapide à mettre en oeuvre assure les qualités de transmission de signal et respectivement d'isolation souhaitées dans le domaine des hautes fréquences. L'ensemble de commutation hyperfréquence selon l'invention se caractérise essentiellement par le fait qu'il comprend un dispositif de commutation comportant un bottier présentant une embase conductrice dont la face externe forme plan de masse, trois contacts, dont un central, traversant ladite embase en étant isolés électriquement de celle-ci et un mécanisme de commutation permettant d'assurer en alternance une liaison électrique dans ledit bottier entre le contact central et l'un des deux autres contacts, que le circuit imprimé présente trois orifices Isolés traversants disposés de façon à permettre le passage desdits contacts lorsque le dispositif de commutation est mis en place par son embase de base sur la seconde face du circuit imprimé opposée à la première face sur laquelle sont formées les lignes de transmission, des moyens de fixation étant prévus pour immobiliser dans cette position le dispositif de commutation sur le circuit imprimé en réalisant une liaison électrique entre ladite embase et ladite première face du circuit, et qu'il est prévu au moins une cloison électriquement conductrice, perpendiculaire aux faces du circuit imprimé et au plan de masse de ladite embase s'étendant sur au moins une partie de la largeur de ladite embase et sur une hauteur au moins égale à l'épaisseur du circuit imprimé en reliant électriquement ladite embase et une zone conductrice de ladite - 2 -2563945 première face du circuit imprimé entre la ligne de transmission centrale et respectivement chacune des deux autres lignes de transmission. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, lesdites cloisons sont réalisées par des pattes solidaires de l'embase du dispositif de commutation et s'étendant depuis le plan de masse de ladite embase sur une hauteur au moins égale, et de préférence supérieure, à l'épaisseur du circuit imprimé, celui-ci présentant des fentes pour le passage desdites pattes. Dans une forme de réalisation particulière dans laquelle l'embase du dispositif de commutation présente une section sensiblement rectangulaire, chacune des pattes s'étend parallèlement aux petits côtés de l'embase, depuis un grand cSté de celle-ci et sur une partie de la largeur de ladite embase lesdites pattes réalisant ainsi des cloisons séparatrices décalées mutuellement entre le contact central et chacun des deux autres contacts faisant saillie de l'embase, les trois contacts étant de préférence alignés selon l'axe longitudinal de ladite surface embase. Dans un second mode de réalisation, les cloisons sont réalisées par métallisation sur toute l'épaisseur du circuit imprimé de fentes transversant le circuit imprime entre la ligne de transmission centrale et respectivement chacune des deux autres lignes de transmission. Avantageusement selon l'invention, l'alimentation électrique du dispositif de commutation s'effectue depuis ladite première face du circuit imprimé au travers de picots de contact solidaires du dispositif de commutation, traversant d'une part de manière isolée l'embase de celui- ci et d'autre part des orifices isolés prévus à cet effet dans l'épaisseur du circuit imprimé. Le mécanisme de commutation utilisé dans le dispositif de commutation peut être de tout type approprié. Le dispositif de commutation peut ainsi par exemple être un relais inverseur hyperfréquence utilisant un mécanisme de commutation du type décrit notamment dans la demande de brevet français n 82 03049 de la société déposante. Un tel mécanisme de commutation comprend deux lames de contact rigides susceptibles de venir en appui chacune en alternance sur le contact central et l'un des deux autres contacts, chacune des lames étant solidaires d'un poussoir isolant et chacun des poussoirs étant repoussé en translation par une lame ressort sous l'effet d'une palette magnétique à deux branches susceptible de basculer autour d'un axe central notamment sous l'action d'un moteur électromagnétique. - 3 - 2563945 D'autres mécanismes de comnuatation tels que ceux utilisés par exemple d. ỉs! rela;-.r nsfert et dans les commutateurs conças pour les h'autes fr. quences peuvent etre utilisés sans sortir du cadre de l'inventiono La présente inwr tion a également pour objet un dispositif de commutation utilisable dns] ensemble de co-wautat-ion décrit précédemment, du type relais Jrnerseur hyperfrêqucnce, comportant un boitier présentant une em'aase, de préférence de section rectangulaire, traversée de façon ée!. ctriquement isoIée par trois corntacts, de préférence alignés, dont un central, ledit boatier:orportant deux laimes de contact rigides suscept!bles de venir en appui chacune e - aIternance sur le contact central et l'un des deux iutr.s contacts, chacn des lames de contact étant solidaire d'un poLssoir isolant et chacun des poussoirs étant repoussé en translation par une lame ressort sous l'effet d'une palette magrnétique à deux branches susceptible de basculer autour d'un axe central notamment sous l'action d'un voteui éectromagnétiq,'e, caractérisé par le fait qu'il comprend en saillie de son embase au moins deux partes, de préférence parallèles, perpendiculaires à ladite embasa et s'étendant chacune de préférence depuis un des c-tés Iongitudinaux de lad-ie embase parall!lement aux petits c8tés de ladite embase, chaeune sur au moins une part-e de la largeur de ladite embase et sur urn, bauteur au moins égale à la hauteur de la partie desdits contacts en saillie de ladite embase. Dans le but de inieux faire comprendre l'invention on va maintenant er. décrire à titre d'exemples nullement limitatifs deux modes de réalisation en se référant iUi dessln annexé dans lequel - - la figure i rupresente en coupe un premier mode de réalisation de systême de conmlutation pour circuit imprimé selon l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation du dispositif de commutation utilis5 dans le système de commutation de la figure 1, - la figure 3 est unre -ue de l'embase du dispositif de commutation selon la flgabe F de la figure 2, - la figure 4 est une vue fragmentaire de la face supérieure du -ircuit imaprlmé illustré sur la figure 1 caDi mise en place du dispositif de 2:omutat ion, a figure 5 est une -vue fragmrentaire de la face inférieure du memn- e ircu,t i,çrimé, et - q a fgure 6 est une -eue en coupe fragmentaire d'un second mode de éea]sation de système,de commutation pour circutit imprimé selon l. 'invention. On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 5. _ _ - 2563945 Le système de commutation selon l'invention comprend essentiellement un dispositif de commutation désigné globalement par 1 monté sur une plaque de circuit imprimé 2. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif de commutation 1 est un relais inverseur byperfréquence comprenant un bottier sensiblement parallélépipèdique 2 présentant une embase 3 dont la face externe forme plan de masse 4. Le plan de masse 4 de section rectangulaire, comme on le voit le mieux sur la figure 3, est traversé par trois contacts alignés, sous forme de tiges, 5,6 et 7, le contact 6 constituant le contact central du dispositif de commutation. Les contacts 5,6 et 7 sont isolés du plan de masse en étant montés dans des orifices traversants de pièces cylindriques 8 débouchant dans des découpes circulaires du plan de masse 4. A l'intérieur du bottier 2 est réalisé un mécanisme de commutation permettant de réaliser en alternance une liaison électrique entre l'extrémité supérieure de la tige de contact centrale 6 avec l'une des tiges de contact 7 et 8. Le mécanisme de commutation illustré sur le dessin est le même que celui décrit dans la demande de brevet français n 82 03049 de la société déposante à laquelle on peut se référer en ce qui concerne les détails de structure ainsi que le principe de fonctionnement. Il suffit d'indiquer que ce mécanisme de commutation comprend deux lames de contact rigides 9 solidaires chacune d'un poussoir isolant 10, chacun des poussoirs étant susceptible d'être repoussé en translation par une lame ressort 11 sous l'effet d'une palette magnétique à deux branches 12 elle-même-susceptible de basculer autour d'un axe central sous l'action d'un moteur électromagnétique. Ce moteur électromagnétique comprend un noyau 13 en matériau magnétique, tel que du fer pur, sur lequel est montée une bobine d'induction 14 reliée à une source de courant électrique, une colonne en matériau magnétique, notamment en fer pur 15, une masse polaire, également en fer pur 16, supportant un aimant permanent 17, le circuit du moteur électromagnétique étant complété par une plaque magnétique, également en fer pur 18, réalisant une liaison de flux magnétique entre l'aimant 17, le noyau 13 de la bobine, et la colonne magnétique 15. Selon l'invention l'alimentation électrique du moteur électromagnétique s'effectue au travers de picots 19 en saillie du plan de masse 4 et traversant celui-ci de manière isolée. Dans le mode de réalisation représenté il est prévu, à la partie inférieure du dispositif de commutation, deux pattes 20 électriquement conductrices et solidaires de partie 21 de l'embase 3. - 5 - 2563945 Des crevés 22 illustrés à la figure 1 mais non représentés à la figure 3 sont effectués aux abords des pièces cylindriques 8 de façon à les immobiliser dans l'embase 3. Comme on le voit le mieux sur la figure 3, chacune des pattes en saillie 20 présente une forme sensiblement rectangulaire et s'étend depuis un des côtés longitudinaux de l'embase du bottier 2 sur une partie de la largeur de celui-ci. On réalise ainsi deux cloisons décalées disposées chacune entre le contact central 6 et l'un des deux autres contacts 5 et 7. Le dispositif de commutation ainsi décrit est fixé sur le circuit imprimé 2 dans l'exemple représenté par quatre vis 23 engagées dans des orifices 24 prévus à cet effet dans le plan de masse 4. Le circuit imprimé comprend sur une première face 25, à savoir, la face opposée à la face 26 sur laquelle s'applique le plan de masse 4 du dispositif de commutation 1, une ligne de transmission centrale 27 et deux autres lignes de transmission 28 et 29. Aux extrémités alignées des lignes de transmission 27,28 et 29, sont réalisés trois orifices 30 traversant l'épaisseur du circuit imprimé et débouchant dans sa face supérieure 26 dans laquelle sont réalisées des découpes circulaires 31, assurant une isolation entre la face conductrice 26 et les tiges de contact 5,6 et 7 lorsque celles-ci sont introduites dans les orifices 30 pour le montage du dispositif de commutation sur le circuit imprimé. Le circuit imprimé 2 comporte en outre deux fentes traversantes 32 disposées entre les orifices respectifs 30 et dimensionnées pour mettre le passage des pattes 20 du dispositif de commutation. Dans le mode de réalisation représenté, les fentes 32 présentent à leurs extrémités des élargissements circulaires 33 pour le passage de vis de fixation 23, deux autres orifices traversants 34 étant en outre prévus pour le passage des autres vis 23. Enfin, il est prévu sur la face inférieure 25 du circuit imprimé deux pistes 35 à l'aplomb des extrémités desquelles sont réalisés des orifices 36 disposés et dimensionnés pour recevoir les picots 19 en saillie du dispositif de commutation pour l'alimentation électrique de ce dernier par le circuit imprimé. Pour isoler les picots 19 dans leur traversée du circuit imprimé, la face supérieure 26 de celui-ci comporte autour des orifices 36 des découpes circulaires 37. Les tiges 5,6,7, les pattes 20, les picots 19 sont reliés électriquement à la face 25 du circuit imprimé par soudure, par exemple à l'étain-plomb à 180 C. _ 6 _ 2563945 On comprend que dans la position assemblée illustrée à la figure 1 les pattes 20 se trouvent disposées entre les deux voies de commutation et réalisent des cloisons permettant de "couper" la partie indésirable du champ agissant d'une voie à l'autre en évitant la propagation de l'onde dans le circuit imprimé. Avec le système de commutation qui vient d'être décrit on a pu obtenir les caractéristiques suivantes jusqu'à une fréquence de 1300 MHz: - perte 0,2 dB - isolation 70 dB - Rapport d'onde stationnaire 1,20 De façon remarquable ces caractéristiques ont pu être obtenues avec un encombrement très faible du dispositif de commutation, dont l'embase mesurait dans cet exemple 35 mm x 13 mm, la hauteur du boYtier étant de 26 mm. Le mode de réalisation illustré à la figure 6 diffère de celui illustré aux figures 1 à 5 par le fait que les pattes 20 en saillie du dispositif de commutation ont été remplacées par des cloisons conductrices formées par métallisation des parois 38 des fentes 32 traversant le circuit imprimé entre les faces 25 et 26 de celui-ci. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. RVEND I CATIO. S rcemble d-;ommu:tation hyperfréquence pour circuit imprime de.:iié rézliscr.?r urna des faces du circuit imprimé utie liaison électriquc eritra ien l i: e de transmission cent-?ale et, en alternance, l'une de deux autres lignes -le trar.smp. irn caractérisé par le fait qu'il comprend un disp'-alt]f de ccrnutattn (1) comportanrt un beoitier (2) présentant une emblse ccnductrlce (3) dont la fa-oe externe forme plan de masse (4), trois ccnlracts (5,60),.ont un centrl (6), traversant ladite embase en étant isolfs éleccriquemert d'e celle-ci- et un mecanisme de commutation (9.o. 18) 1.0 permettaun,.assu.rer en alternance une liaison électr.ciue dans ledit boîtier entre le contact central (6) et l'un des deux autres contacts (5,7), que i1 circuir imnrimé (2) présente trois orifices isolés traversents (30) disposés de façon à permettre lao passage deadits contacts (5,6,7) lorsque le dispositif de commutation est nis en place par son embase -sur la seconde face (26) du circuit imprimé opposée à la première face (25) sur laquelle sont form:ées les lignes de cransmission (27,28.29), des moyens de fixation (23) étant prévus pour immobiliser dans cette position le dispositif de commutatiorn sur le circuit imprimé en r-alisant une liaison électrique entre -adite embase et ladite premiiere facr -U circuit; et qu'il est prévu au moins ui.e cloison (20;38)!acctriquement conductrice, perpendiculaire aux faces (25, 26) du cir,:nit imprimé et au plan de masse (4) de ladite embase, s' etendant sur au leiuns une patie de la largeur de ladite embase et sur une h!eujr -uJ UIoeuàs égale 'paisseur du circuit imprimé en reliant &eJ'triqueenec ladite aubnse et- une zone conductrice de la premiîre face (25) du circuit mprlu_ entr'e ln ligne de transmiision centrale (27) et respect1verlem chacune des deu.- eutres lignes de transmission (28,29). Lnsemble de eommnutation hyperfr9quence selon la revendication 1, caract-risé par le fait qae lesdites cloisons sont réalisées par des pattes Y) sclidaires Je l'elzbase du dispositif de commutation et s'étendant depuis _te pl' n de i.asse (4) de ladite embase sur une hauteur au moins égale, et de preffrence supérieure, a làpaissàur du circuit imprimé celui-ci présentant des fente- (32) pour le passage desdites pantes. 3. Ense.ble de commutation hyperfréquence selon la revendication 2, :aïactér4né par 'c fait que l'embase du digpositif de commutation présente nie sectrec sens'blemen rectangulaire, chacune des pattes (20) s'étendant par.f'-'e nmenat aux lietits c3t-s de l'embase depuis un grand côté de celle-ci -:ur urne partie de la largeur de lad-ite embase, lesdites pattes réalisant dus fclo:izos séparatrices.ecalIee mutuellement entre le contact central (6) e;.:hacur c;es deu-x autres cotactS (5,7) faisant saillie de!'embase, les -8 - trois contacts étant de préférence alignés selon l'axe longitudinal de ladite embase. 4. Ensemble de commutation hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites cloisons (38) sont réalisées par métallisation sur toute l'épaisseur du circuit imprimé de fentes (32) traversant le circuit imprimé entre la ligne de transmission centrale (27) et respectivement chacune des deux autres lignes de transmission (28,29). 5. Ensemble de commutation hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'alimentation du dispositif de commutation s'effectue depuis ladite première face (25) du circuit imprimé au travers de picots (19) de contact, solidaires du dispositif de commutation, traversant d'une part de manière isolée l'embase de celui-ci et d'autre part des orifices isolés (36) prévus à cet effet dans l'épaisseur du circuit imprimé. 6. Ensemble de commutation hyperfréquence secon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de commutation est un relais inverseur hyperfréquence. 7. Dispositif de commutation hyperfréquence destiné à être utilisé dans l'ensemble de commutation hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un bottier (2) présentant une embase (4) de préférence de section rectangulaire traversée de façon électriquement isolée par trois contacts (5,6,7) de préférence alignés dont un central (6), ledit bottier comportant deux lames de contact rigides (9) susceptibles de venir en appui chacune enalternance sur le contact central et l'un des deux autres contacts, chacune des lames de contact étant solidaire d'un poussoir isolant (10) et chacun des poussoirs étant repoussé en translation par une lame ressort (11) sous l'effet d'une palette magnétique à deux branches (12) susceptible de basculer autour d'un axe central notamment sous l'action d'un moteur électromagnétique (13...18), au moins deux pattes (20) faisant saillie de la face externe formant plan de masse (4) de ladite embase, lesdites pattes étant de préférence parallèles, perpendiculaires à ladite embase et s'étendant chacune de préférence depuis un des côtés longitudinaux de ladite embase parallèlement aux petits côtés de celle-ci et chacune sur au moins une partie de la largeur de l'embase et sur une hauteur au moins égale à la hauteur de la partie desdits contacts (5,6,7) en saillie de ladite embase.