Brevet FR2590411A3 — publié le 19870522

FR 2590411 A3 19870522 FR 8616177 A 19861120 La présente invention se rapporte à une cavité résonnante à micro-ondes comprenant un corps creux en ma- tière diélectrique revêtue d'une couche métallique. Il est connu que, dans les oscillateurs à micro-ondes, on utilise actuellement des cavités réson- nantes métalliques et que ces cavités sont très encom- brantes et exigent un usinage mécanique compliqué et coQ- teux. Il est également connu que la fréquence de ré- sonance de ces cavités métalliques est influencée par la température, par l'humidité et par les vibrations mécani- ques et que, pour améliorer la stabilité de cette fré- quence de résonance, on la commande continuellement au moyen d'un quartz à basse fréquence par l'intermédiaire d'un dispositif de commande automatique de la fréquen- ce. Il est connu par ailleurs que certains types d'oscillateurs à micro-ondes qui n'ont pas cette comman- de automatique de fréquence utilisent des cavités réson- nantes réalisées avec du quartz amorphe métallisé. Toute- fois, en raison des dérives thermiques des composants ac- tifs du circuit et des pertes de la couche métallique du résonateur, ces oscillateurs présentent une stabilité de fréquence qui est insuffisante dans de nombreuses appli- cations et ils ont besoin de dispositifs de compensation de la température. En outre, la faible valeur de la cons- tante diélectrique du quartz ( tres inconvénients tels que le rayonnement de puissance dans les zones environnantes, avec production de pertur- bations pour le reste du circuit et elle nécessite des cavités résonnantes très encombrantes pour les fréquen- ces qui varient de 500 MHz à 6 GHz. Le but de la présente invention est donc de sur- monter les inconvénients précités et de réaliser une ca- vité résonnante à micro-ondes pour oscillateurs à comman- de automatique de la fréquence dont la fréquence de réso- nance soit peu influencée par la température, par l'humi- dité et par les vibrations mécaniques, qui ne rayonne pas de puissance, qui soit de dimensions très réduites, qui soit très simple à réaliser et fiable, et dont les conts de fabrication soient très limités. Pour atteindre ces buts, la présente invention a pour objet une cavité résonnante à micro-ondes compre- nant un corps creux faite d'une matière diélectrique re- vêtue d'une couche métallique, caractérisée en ce que ladite matière diélectrique possède une constante diélec- trique t r de valeur élevée. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une vue de face d'une cavité ré- sonnante à micro-ondes selon l'invention la figure 2 est une vue de dessous de la cavité à micro-ondes de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale selon le plan X-X' de la cavité à micro-ondes de la figure 1; la figure 4 est une coupe longitudinale selon le plan X-X' d'une deuxième forme de réalisation de la cavité à micro-ondes selon l'invention; et la figure 5 est une coupe selon le plan Y-Y' de la cavité à micro-ondes de la figure 4. Les figures 1, 2 et 3 représentent une cavité résonnante à micro-ondes réalisée en une matière diélec- trique possédant une grande constante diélectrique, par exemple, une constante r = 38, et qui présente la for- me d'un cylindre creux 1 de diamètre extérieur D, de diamètre intérieur d, et de hauteur h. Le cylindre creux 1 est métallisé avec une triple couche de titane, pal- ladium et or sur sa base supérieure 2, sur sa base in- férieure 3 et sur toute sa surface extérieure 4, à l'ex- ception d'une petite zone en forme de I"U" qui délimite une ligne d'accouplement métallique 5 nécessaire pour as- surer le raccordement de la cavité résonnante à micro- ondes avec le reste du circuit. Sur la base supérieure 2 du cylindre creux 1 est soudé un chapeau métallique 6, par exemple, en laiton, aluminium ou invar. Le chapeau métallique 6 présente un trou central fileté, non repré- senté sur le dessin, dans lequel est vissée une vis de réglage métallique 7 qui sert au réglage fin de la fré- quence de résonance de la cavité. La configuration qu'on vient de décrire donne naissance à une cavité résonnante à micro-ondes en guide d'onde circulaire, dont la fréquence de résonance dé- pend, non seulement de la constante diélectrique er de la matière utilisée, mais également du diamètre inté- rieur d, du diamètre extérieur D et de la hauteur h du cylindre creux 1, ainsi que de la position de la vis de réglage 7. La meilleure utilisation de la cavité rêsonnan- te à micro-ondes en guide d'onde circulaire, qui réduit les pertes à un minimum et permet d'obtenir des dimen- sions très réduites, se trouve dans la gamme de fréquen- ces comprise entre 3 et 6 GHz. Pour obtenir une cavité résonnante dans cette gamme de fréquences, on a dimen- sionné le cylindre creux 1 de telle manière qu'il possè- de un diamètre intérieur d compris entre 3 et 5 mm, un diamètre extérieur D compris entre 6 et 15 mm et une hau- teur h comprise entre 5 et 10 mm. La figure 4, sur laquelle on a désigné par les mêmes numéros les éléments des figures précédentes, dif- fère de la figure 3 par le fait que la surface intérieu- re 8 du cylindre creux 1 est elle aussi métallisée et par le fait que, sur la base supérieure 2 du cylindre creux 1, -on a laissé une couronne circulaire 9 sans mé- tallisation. Cette couronne circulaire 9 est mieux visi- ble sur la figure 5, qui est une coupe prise selon un plan Y-Y' de la cavité résonnante de la figure 1. La configuration représentée sur les figures 4 et 5 réalise une cavité résonnante en cable coaxial dont la fréquence de résonance dépend, non seulement de la constante diélectrique er de la matière utilisée, mais également du diamètre intérieur d, du diamètre extérieur D et de la hauteur h du cylindre creux 1, ainsi que de la position de la vis de réglage 7. La meilleure utilisation de la cavité résonnan- te en câble coaxial, qui réduit les pertes à un minimum et permet d'obtenir des dimensions très réduites, se trouve dans la gamme de fréquences comprise entre 500 MHz et 2 GHz. Pour réaliser une cavité résonnante en câ- ble coaxial dans cette gamme de fréquence, on a dimen- sionné le cylindre creux 1 de manière qu'il présente un diamètre intérieur d compris entre 3 et 6 mm, un diamè- tre extérieur D compris entre 10 et 15 mm et une hauteur h comprise entre 5 et 20 mm. Le raccordement de la cavité résonnante au res- te du circuit s'effectue à travers la micro-bande métal- lique 5 mais il serait également possible de le réaliser à travers des iris, c'est-à-dire à travers des fentes convenablement positionnées et dimensionnées sur le cy- lindre creux 1. En donnant une configuration appropriée à la ma- tière diélectrique, il est également possible de réali- ser des cavités résonnantes en guide d'onde rectangulai- re. La description donnée ci-dessus fait ressortir clairement les avantages de la cavité résonnante à dié- lectrique métallisé qui fait l'objet de l'invention. Ces avantages consistent en particulier dans le fait que la fréquence de résonance de cette cavité est peu influen- cée par les variations de température et d'humidité et par les vibrations mécaniques, et dans le fait que la ca- vité ne rayonne pas de puissance et n'engendre donc aucu- ne perturbation, qu'elle possède des dimensions très ré- duites, qu'elle est très simple à réaliser et qu'elle est fiable et peu coteuse. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 - Cavité résonnante à micro-ondes comprenant un corps creux fait d'une matière diélectrique revêtue d'une couche métallique, caractérisée en ce que ladite matière diélectrique possède une constante diélectrique (er) de valeur élevée. 2 - Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que la valeur de ladi- te constante diélectrique (Er) est supérieure à 30. 3 - Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que ledit corps creux présente la forme d'un cylindre creux (1) qui possède une base supérieure (2), une base inférieure (3), une surface extérieure (4) et une surface intérieure (8). 4 - Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 3, caractérisée en ce que, sur la surface ex- térieure (4) dudit cylindre creux (1), se trouve une zo- ne non métallisée qui délimite une ligne d'accouplement métallisée (5). -- Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 3, caractérisée en ce que ledit cylindre creux (1) présente ladite base supérieure (2) et ladite base inférieure (3) entièrement métallisées et ladite surface intérieure (8) exempte de métallisation. 6 - Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 5, caractérisée en ce que ledit cylindre creux (1) présente un diamètre intérieur (d) compris en- tre 3 et 5 mm, un diamètre extérieur (D) compris entre 6 et 15 mm et une hauteur (h) comprise entre 5 et 10 mm. 7 - Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 5, caractérisée en ce que ledit cylindre creux (1) présente ladite base inférieure (3) et ladite surface extérieure (8) entièrement métallisées et ladite base supérieure (2) elle aussi métallisée à l'exception d'une couronne circulaire (9) exempte de métallisation. -7 2590411 8 - Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 7, caractérisée en ce que ledit cylindre creux (1) présente un diamètre intérieur (d) compris en- tre 3 et 10 mm, un diamètre extérieur (D) compris entre 10 et 15 mm et une hauteur (h) comprise entre 5 et 20 mn. 9 - Cavité résonnante à micro-ondes selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que ledit corps creux possède la forme d'un parallélipipède creux. 10 - Cavité résonnante à micro-ondes selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un chapeau métallique (6) et une vis de réglage (7) qui permettent de réaliser un réglage fin de la fréquence de résonance.