Brevet FR2574993A1 — publié le 19860620

L'invention concerne un élément de construction de guide d'ondes contenant, en tant que matériau d'absorbeur, une matière fortement dotée de pertes. De tels éléments de construction de guide d'ondes sont utilisés comme absorbeur, c'est-à-dire comme résistances ter- minales adaptées, mais aussi comme atténuateurs. Les parois sont faites de métal. Dans la cavité de champ entourée par celles-ci, la matière dotée de pertes est disposée de telle manière qu'il en résulte un coefficient de réflexion aussi bas que possible, mais qu'il existe en même temps un bon contact thermique avec la paroi intérieure du guide d'ondes, afin que la puissance HF convertie en chaleur soit emmenée dans les parois qui, en cas de puissances élevées, sont refroidies sui- vant des procédés connus. Cependant, plus la fréquence est élevée et, par conséquent, plus la section du guide d'ondes est petite, plus est petite la masse de matière dotée de pertes qui Deut 9tre logée dans la cavité de champ. Etant donné en outre qu'avec l'augmenta- tion de fréquence, les pertes par unité de longueur de la matière dotée de pertes augmentent et que la profondeur de pénétration des ondes IF décroît, il se produit de très fortes puissances volumiques dans la gamme supérieure à quelques GHz. Dans les éléments de construction de guide d'ondes de ce genre que l'on connaît, la puissance HF maximale admissible, avec laquelle la température du matériau d'absorbeur atteint sa valeur maximale admissible, est de plus en plus faible avec l'accroissement de la fréquence. L'invention a pour but de fournir un élément de construc- tion de guide d'ondes du genre défini en préambule, qui soit utilisable sur une large bande et avec peu de réflexion pour de hautes puissances HF (par exemple de plus de 1 kW), même dans le domaine de fréquences supérieur à 10 GHz par exemple. Ce but est atteint d'aDrès l'invention par le fait que les parois internes au moins de l'élément de construction de guide d'ondes sont faites de la matière fortement dotée de pertes et sont garnies du c8té intérieur d'une métallisation dont l'épaisseur de couche le long de l'élément de construction de guide d'ondes, dans la direction de propagation de l'onde, décroit de façon continue, d'une valeur de l'ordre de grandeur de la profondeur de pénétration de l'onde HF, jusqu'à zéro ou une valeur Rjoche de zéro. # Cette soluti2n repose donc d'une part sur le fait que la puissance HF est convertie dans la paroi de l'élément de construction de guide d'ondes lui-même, ce qui fait que les perturbations de la section du guide d'ondes et les réflexions produites par celles-ci sont évitées et qu'en même temps, un refroidissement efficace est possible de l'extérieur. D'autre part, la solution repose sur le fait que grâce à la métalli- sation dépendant de la longueur et dimensionnée en fonction de la profondeur de pénétration prédéterminée, la concentra- tion de l'absorption sur un petit volume peut être empêchée et, au lieu de cela, répartie sur toute la longueur de l'élé- ment de construction de guide d'ondes, et cela de telle manière que, dans le cas idéal, la puissance volumique et, par suite, l'échauffement soient de même grandeur sur toute la longueur de l'élément de construction de guide d'ondes. La solution définie lignes 2 à 10 ci-dessus est valable, qu'il s'agisse de la réalisation d'un absorbeur ou d'un atté- nuateur, avec toutefois cette limitation, pour ce dernier, que l'onde doit se propager dans le sens de l'épaisseur de couche décroissante de la métallisation. Une forme de réali- sation de l'élément de construction de guide d'ondes en tant qu'atténuateur, pour laquelle cette limitation n'existe pas, est caractérisée par le fait qu'à son segment à épaisseur de couche décroissante de la métallisation, fait suite un segment à épaisseur de couche croissant en continu de la métallisation. La matière dotée de pertes est avantageusement un semi- conducteur. Le carbure de silicium convient particulièrement bien comme matière dotée de pertes. Selon la puissance WF qui doit être convertie dans 1l'6lé- ment de construction de guide d'ondes, la matière dotée de pertes est en contact étroit de conductibilité thermique avec un fluide de refroidissement. En principe, toutes les mesures connues de refroidissement peuvent etre appliquéeso Outre un profilage des faces extérieures de l'élément de construction de guide d'ondes propre à en augmenter la surface et/ou un réfri- gérant de métal entourant l'élément de construction de guide d'ondes, un refroidissement par vaporisation est également possible. Le corps du guide d'ondes peut être également muni de forures ou de canaux pour le passage d'un gaz de refroidis- sement ou d'un liquide de refroidissement. L'élément de construction de guide d'ondes selon l'inven- tion est représenté schématiquement, de manière simplifiée sur les dessins, sous deux formes de réalisation choisies à titre d'exemple. La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pre- mière forme de réalisation. La fig. 2 est une vue en coupe d'une seconde forme de réalisation. L'élément de construction de guide d'ondes représenté sur la fig. 1 se compose d'un corps de guide d'ondes 1 en une matière fortement absorbante, par exemple le carbure de sili- cium. Sur ses faces internes est appliquée une métallisation 2, par exemple en argent ou en un alliage nickel/argent, de telle manière que son épaisseur de couche décroisse de façon continue le long de la- direction de propagation de l'onde HF, considérée de gauche à droite, depuis une valeur de l'ordre de grandeur de la profondeur de pénétration jusqu'à zéro. La métallisation peut être appliquée par vaporisation sous vide poussé. Selon l'épaisseur de couche, on obtient un atténuateur ou un absorbeur. Un tel absorbeur pour la gamme de fréquences de 30 à 40 GHz, avec une réflexion de moins de 1 %, peut supporter une puissance H-F de plus de 1 kW, Dour une longueur de 150 mm et avec un refroidissement approprié. L'épaisseur de couche maximale de la métallisation est de l'ordre de quelques microns. Avec une plus grande épaisseur de couche de la métallisa- tion qui, le cas échéant, ne décroit pas jusqu'à zéro, on obtient, à la place d'un absorbeur, un atténuateur, qui n'est toutefois utilisable que pour la direction indiquée de propa- gation de l'onde RF de gauche à droite, pour des raisons de distribution uniform& de la puissance volumique sur toute la longueur de l'élément de construction de guide d'ondes et de continuité électrique des faces internes. Cette limitation n'existe pas dans la forme de réalisation de l'élément de construction de guide d'ondes qui est représenté sur la fig. 2, forme dans laquelle la métallisation est symé- trique par rapport au plan médian S, ce qui fait que l'élément de construction de guide d'ondes peut etre chargé avec une plus forte puissance des deux cotés et qu'il ne présente une discon- tinuité électrique au niveau d'aucune de ses deux brides d'assemblage. REVENDICATIONS 1. Elément de construction de guide d'ondes contenant, en tant que matériau d'absorbeur, une matière fortement dotée de pertes, caractérisé en ce que les parois internes au moins de l'élément de construction de guide d'ondes sont faites de la matière fortement dotée de pertes (1) et sont garnies du c8té intérieur d'une métallisation (2) dont l'épaisseur de couche décroît de façon continue, le long de l'élément de construction de guide d'ondes, dans le sens de propagation de l'onde, depuis O une valeur de l'ordre de grandeur de la profondeur de pénétra- tion de l'onde jusqu'à zéro ou une valeur proche de zéro. 2. Elément de construction de guide d'ondes selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'à son segment à époaisseur de couche décroissante de la métallisation, fait suite un segment dont l'éoaisseur de couche de la métallisation croit de façon continue. 3. Elément de construction de guide d'ondes selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière dotée de pertes est un semiconducteur. 0O 4. Elément de construction de guide d'ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière dotée de pertes est le carbure de silicium. 5. Elément de construction de guide d'ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière dotée de pertes est en contact étroit de conductibi- lité thermique avec un fluide de refroidissement ou un dispo- sitif de refroidissement.