Brevet FR2570884A1 — publié le 19860328

- 1 - PROCEDE POUR ACCORDER UN DISPOSITIF A MICROLAME, NOTAMMENT UNE ANTENNE La présente invention concerne un procédé pour accorder un dispositif à mi- crolame comportant une zone plane conductrice de l'électricité sur un subs- trat diélectrique. Les antennes ou autres dispositifs à microlame doivent être accordés, parce que les caractéristiques diélectriques du matériau du substrat portant l'élé- ment imprimé varient d'un lot de fabrication à un autre et que toute diffé- rence dans la constante diélectrique affecte la fréquence d'accord. On ac- corde la microlame soit en ajustant des adaptateurs d'impédance connectés au câble d'alimentation du dispositif, soit en modifiant le circuit imprimé lui-même. Selon une première technique connue, on mesure la constante diélectrique du matériau avant la fabrication et on sélectionne le modèle approprié de circuit imprimé en fonction de cette valeur. Comme l'élément imprimé est généralement formé par un procédé de photogravure, cette technique néces- site un grand nombre de masques différents, de manière à disposer du mas- que approprié à la valeur mesurée de la constante diélectrique du matériau. Ce procédé est compliqué et coûteux, et ne permet pas par lui-même une production à grande échelle. Une autre technique consiste à éliminer, après fabrication, certaines surfa- ces du circuit imprimé jusqu'à l'obtention d'un accord correct. Là encore, cette technique est lente et coûteuse; en outre, elle est difficile à contrô- ler et doit être mise en oeuvre par du personnel très qualifié. On peut utiliser des filtres à microlame pour filtrer l'énergie en hyperfré- quence délivrée à une antenne à microlame, de manière à régler avec pre- cision les caractéristiques de l'énergie diffusée par l'antenne. Les filtres de ce genre se présentent sous la forme d'un circuit à condensateur et à inducteur, et peuvent constituer une partie de la même carte sur laquelle est formée l'antenne. Tout comme celle-ci, le filtre doit être accordé avec précision pour avoir une efficacité optimale, ce qui présente aussi les pro- -2 - blêmes indiqués ci-dessus lorsqu'on utilise les techniques d'accord connues. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé pour accorder un dispositif à microlame et un dispositif ainsi accordé, permettant de remé- dier, dans une mesure substantielle, aux problèmes susmentionnés. Selon un premier aspect, la présente invention fournit un procédé du type mentionné en préambule, caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'ac- cord du dispositif, et en ce qu'on applique, sur au moins une partie de la surface du dispositif, un nombre prédéterminé de couches d'épaisseur pré- déterminée d'une matière diélectrique, de manière à réduire ladite fréquence d'accord jusqu'à une valeur voulue. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé pour accor- der une antenne à microlame comportant une zone plane conductrice de l'électricité sur un substrat diélectrique, caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'accord de l'antenne, et en ce qu'on applique, sur au moins une partie de la surface de l'antenne, un nombre prédéterminé de couches d'é- paisseur prédéterminée d'une matière diélectrique, de manière à réduire la- dite fréquence d'accord jusqu'à une valeur voulue. Selon encore un autre aspect, la présente invention concerne un procédé pour accorder un filtre à microlame comportant une zone plane conductrice de l'électricité sur un substrat diélectrique, caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'accord du filtre, et en ce qu'on applique, sur au moins une par- tie de la surface du filtre, un nombre prédéterminé de couches d'épaisseur prédéterminée d'une matière diélectrique, de manière à réduire ladite fré- quence d'accord jusqu'à une valeur voulue. Selon encore un autre aspect de la présente invention, celle-ci concerne un procédé de fabrication d'un dispositif à microlame, dans lequel on forme une zone plane conductrice de l'électricité sur un substrat diélectrique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'accord du dis- positif, et en ce qu'on applique, sur au moins une partie de la surface du dispositif, un nombre prédéterminé de couches d'épaisseur prédéterminée d'une matière diélectrique, de manière à réduire ladite fréquence d'accord jusqu'à une valeur voulue. -3- On peut appliquer plusieurs couches de matière diélectrique sur ladite sur- face, cette matière diélectrique pouvant être une peinture ou une encre. De préférence, on applique la ou les couches sur ladite surface par un pro- cédé de sérigraphie. On peut appliquer ces couches sensiblement sur la tota- lité de ladite surface. Selon encore un autre aspect, la présente invention concerne un dispositif à microlame, caractérisé en ce qu'il est accordé par l'un quelconque des procédés selon l'invention. On décrira ci-dessous à titre d'exemple une antenne plane à microlame et un filtre du même genre dans un système d'altimétrie radar pour un avion, ainsi qu'un procédé pour accorder cette antenne et ce filtre selon la pré- sente inventionen référence aux dessins annexés, dans lesquels La figure I représente schématiquement l'antenne et le système d'altimé- trie; La figure 2 est une vue en plan partiellement coupée de la surface frontale de l'antenne; La figure 3 est une vue en coupe longitudinale de l'antenne suivant la ligne 111-111 de la fig. 2, et La figure 4 est une vue en plan d'une antenne et d'un filtre. Le système d'altimétrie radar pour avion représenté sur la fig. 1 comporte un dispositif d'antenne émettrice 1 et un dispositif identique d'antenne ré- ceptrice 2 qui sont vissés sous le fuselage 3 de l'avion. Une unité émettri- ce/réceptrice 4 montée dans l'avion délivre, à l'antenne émettrice 1, des signaux en hyperfréquence par la ligne 5 et reçoit de l'autre antenne 2, par la ligne 6, des signaux correspondant à l'énergie réfléchie vers cette antenne par le sol se trouvant sous l'avion. De manière connue, en mesurant l'inter- valle de temps entre l'émission et la réception des signaux, l'unité 4 calcule la hauteur de l'avion au-dessus du sol et délivre des signaux appropriés à un altimètre 7 dans le poste de pilotage de l'avion. -4 - On décrira plus en détail les dispositifs émetteur 1 et récepteur 2 en réfé- rence aux fig. 2 et 3. Les dispositifs 1 et 2 comportent chacun une plaque rigide -de support 10 en aluminium, de forme générale rectangulaire et arron- die aux extrémités. La plaque 10 a 148 mm de longueur et 77 mm de lar- geur, et comporte, à ses extrémités, des alésages 11 à tête noyée permettant la fixation du dispositif. Cette plaque a une épaisseur d'environ 9 mm sur la plus grande partie de sa longueur, la partie centrale de sa surface frontale étant évidée pour former une cavité centrale 12 d'environ 90 mm de longueur. La zone des trous 11 est également d'épaisseur réduite. Dans la cavité 12 est logée une carte 20 formant l'aérien d'antenne, dont la sur- face frontale 21 se trouve à fleur de la surface des extrémités de la pla- que 10. La carte 20 est une microlame stratifiée, par exemple en PTFE renforcé de fibre de verre, et comporte, sur sa face frontale 21, un aérien d'antenne plan 22 constitué par un revêtement.métallique en cuivre. L'aérien 22 com- prend quatre plaquettes rectangulaires d'émission 23 à 26 qui sont séparées les unes des autres par des fentes perpendiculaires 28 à 31. D'étroites pis- tes conductrices 33 à 36 relient respectivement les plaquettes 23 et 24, 24 et 25, 25 et 26, ainsi que 26 et 23. De l'énergie à hyperfréquence est déli- vrée aux plaquettes 23 à 26 par une fente rectangulaire 37 qui est située au centre et qui s'étend sur une faible distance entre les plaquettes 23 et 26 d'une part, et les plaquettes 24 et 25 d'autre part. La fente 37 constitue aussi un élément d'ajustement de l'apport d'énergie de et vers les plaquet- tes. L'aérien d'antenne 22 a une longueur d'environ 58 mm pour une largeur de mm et est situé approximativement au centre de la carte 20. La surface arrière 40 de la carte 20 est entièrement recouverte d'une cou- che de cuivre 41. La carte 20 est pourvue d'un petit orifice central 42 si- tué dans l'alignement du bord supérieur de la fente centrale 37, à mi-lon- gueur de celle-ci. Le raccordement électrique de l'aérien 22 se fait au bord supérieur de la fente centrale 37 par la broche centrale 50 d'un connecteur coaxial 51 qui est monté sur la face arrière de la plaque de support 10. La broche 50 traverse l'orifice 42 et est soudée àla piste de cuivre 33. - 5 - La totalité de la surface frontale 21 de la carte 20 est revêtue d'une ou de plusieurs couches minces 60 d'une encre ou d'une peinture diélectrique, le rôle de ces couches étant décrit plus loin en détail. La carte 20 portant l'aérien d'antenne est fabriquée à partir d'une carte revêtue d'une couche de cuivre sur ses deux faces. Pour former l'aérien 22 sur la surface frontale 21, on élimine le cuivre (par exemple par photogra- vure) dans les zones qui doivent être non-conductrices. On fixe la carte 20 sur la plaque de support 10 par une couche 62 d'un adhé- sif époxy, puis on réalise la connexion électrique de l'aérien 22 en lui sou- dant la broche 50 du connecteur 51. On teste alors l'antenne 1 de manière classique pour mesurer sa fréquence de fonctionnement, dont la valeur vou- lue dans le cas présent est de 4'300 MHz. Des variations dans la constante diélectrique de la carte 20, entre un lot et un autre, peuvent provoquer des variations correspondantes de la fréquence d'accord. Conformément à la pré- sente invention, ces variations sont compensées au moyen d'une ou de plu- sieurs couches diélectriques 60 faites d'une encre, d'une peinture ou d'une matière similaire appliquée sur la surface frontale 21 de la carte 20. Les termes "encre" et "peinture" sont interchangeables dans la présente descrip- tion. On décrira maintenant à titre d'exemple un essai de réalisation des couches diélectriques mentionnées ci-dessus, avec la désignation commerciale des produits utilisés. La ou les couches 60 ont été appliquées par un procédé de sérigraphie, en utilisant un écran en "nylon" fourni par DEK Printing Machines Limited, avec une maille du type 110 HD. Le matériau appliqué était une encre comprenant trois parties d'encre blanche "Polyscreen Base Ink" et une partie en poids de "Polyscreen Matt Catalyst SP 434", ces deux produits étant fournis par Screen Process Supplies Limited. Ce mélange peut être dilué avec du "Polyscreen Thinner/Cleaner" et, si c'est nécessaire, le séchage peut être retardé par du "Polyscreen Retarder", ces deux produits étant fournis par le groupe Sericol. On a constaté qu'une telle couche de revêtement, appliquée de cette ma- nière, réduit d'environ 20 MHz la fréquence, et que cette réduction est fa- - 6 - cilement reproductible. Donc, si l'antenne présente par exemple, avant re- vêtement, une fréquence d'environ 4'320 MHz, on appliquera une seule cou- che, tandis qu'on appliquera trois couches si on a mesuré une fréquence ini- tiale d'environ 4'360 MHz. S'il est nécessaire d'appliquer plus d'une couche, chaque couche doit être partiellement séchée avant l'application de la cou- che suivante. Bien entendu, il faut remarquer que la forme et les dimensions de l'aérien sont choisies au départ de façon à donner une fréquence d'ac- cord qui ne soit pas inférieure à la fréquence voulue. Le revêtement 60 est appliqué sur la totalité de la surface de la carte 20, parce que ce revêtement remplit -une fonction de protection aussi bien que d'accord. Il serait toutefois possible d'effectuer le même accord en recou- vrant simplement la fente centrale 37 puisque cet accord est produit de ma- nière prédominante par l'ajustement de cette fente par rapport à l'aérien. Bien que l'antenne comporte de préférence un élément d'ajustement, le pro- cédé par revêtement peut être appliqué pour accorder d'autres antennes par modification de la surface efficace des plaquettes conductrices. Il n'est pas nécessaire que la forme de l'aérien d'antenne soit celle qui est décrite ci-dessus, ni que l'aérien soit alimenté près d'une fente. A cet égard, par exemple, l'élément d'ajustement peut avoir la forme de deux pistes con- ductrices parallèles séparées par un intervalle longitudinal. L'application d'un revêtement diélectrique dans cet intervalle pourrait servir à accorder une telle antenne. La fig. 4 représente un autre dispositif à microlame, comprenant un aérien d'antenne 22 du type décrit ci-dessus et un filtre additionnel à microlame 70. Le filtre 70 comprend un montage parallèle d'un condensateur 71 et d'un inducteur 72. Une première jonction 73 entre le condensateur 71 et l'induc- teur 72 est connectée par une piste 74 à la piste 33 de l'aérien d'antenne 22. Le dispositif est alimenté en énergie en hyperfréquence sur l'autre jonc- tion 75 entre le condensateur 71 et l'inducteur 72, à partir du dos du dispo- sitif. Le condensateur 71 et l'inducteur 72 sont réalisés sous forme de pis- tes constituées par une couche de cuivre. -7 - Au point de vue du fonctionnement, le filtre 70 est défini de manière que seule l'énergie ayant les fréquences voulues puissent passer en direction et en provenance de l'antenne. L'accord fin du filtre s'effectue au moyen de couches successives d'une encre ou peinture diélectrique 76 appliquée par sérigraphie, de la même manière que pour l'accord de l'antenne elle-même. En général, le nombre de couches d'encre ou de peinture 76 nécessaires pour accorder le filtre 70 est différent du nombre de couches 60 nécessaires pour l'accord de l'antenne. Dans certaines applications, la ou les couches d'encre ou de peinture assu- rent par elles-mêmes une protection suffisante de l'antenne, mais dans d'au- tres applications, l'antenne peut être couverte ensuite par un carter profi- lé communément appelé "radôme". On remarquera que le radôme affecte l'accord de l'antenne dans une mesure prédéterminée; il faut en tenir compte en réalisant le revêtement de l'antenne, de manière à obtenir la fréquence voulue après la mise en place du radôme. Il est aussi possible d'effectuer le revêtement de l'antenne par d'autres moyens que la sérigraphie, quoique ce procédé se soit avéré apte à fournir un revê- tement d'épaisseur prédéterminée, facilement reproductible. Au lieu d'appli- quer plusieurs couches pour obtenir l'accord voulu, on peut aussi appliquer une seule couche d'épaisseur accrue. Enfin, il faut noter que le procédé est aussi applicable pour fabriquer et accorder d'autres types de dispositifs à microlame. -8 - Revendications 1. Procédé pour accorder un dispositif à microlame comportant une zone plane conductrice de l'électricité sur un substrat diélectrique, caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'accord du dispositif (1, 2, 70), et en ce qu'on applique, sur au moins une partie de la surface (21) du dispositif, un nombre prédéterminé de couches (60, 76) d'épaisseur prédéterminée d'une matière diélectrique, de manière à réduire ladite fr6quence d'accord jusqu'à une valeur voulue. 2. Procédé pour accorder une antenne à microlame comportant une zone plane conductrice de l'électricité sur un substrat diélectrique, caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'accord de l'antenne (1, 2, 70), et en ce qu'on applique, sur au moins une partie de la surface (21) de l'antenne, un nombre prédéterminé de couches (60, 76) d'épaisseur prédéterminée d'une matière diélectrique, de manière à réduire ladite fréquence d'accord jusqu'à une valeur voulue. 3. Procédé pour accorder un filtre à microlame comportant une zone plane conductrice de l'électricité sur un substrat diélectrique, caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'accord du filtre (70), et en -ce qu'on applique, -sur au moins une partie de la surface du filtre, un nombre prédéterminé de couches (76) d'épaisseur prédéterminée d'une matière diélectrique, de ma- nière à réduire ladite fréquence d'accord jusqu'à une valeur voulue. 4. Procédé de fabrication d'un dispositif à microlame, comportant la forma- tion d'une zone plane conductrice de l'électricité sur un substrat diélectri- que, caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence d'accord du dispositif (1, 2, 70), et en ce qu'on applique, sur au moins une partie de la surface (21) du dispositif, un nombre prédéterminé de couches (60, 76) d'épaisseur prédé- terminée d'une matière diélectrique, de manière à réduire ladite fréquence d'accord jusqu'à une valeur voulue. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'on applique plusieurs couches (60, 76) de matière diélectrique sur ladite surface (21). - 9 - 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce que ladite matière diélectrique appliquée est une peinture ou une encre. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'on applique la ou les couches (60, 76) sur ladite surface (21) par un procédé de sérigraphie. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'on applique la ou les couches (60, 76) sensiblement sur la tota- lité de ladite surface (21). 9. Dispositif à microlame, caractérisé en ce qu'il est accordé par un pro- cédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.