Brevet FR2604307A1 — publié le 19880325

La présente invention concerne une pièce de transformation pour relier des guides d'ondes de sec- tions différentes, notamment des guides d'ondes ellipti- ques avec des guides d'ondes rectangulaires, se compo- sant d'un élément de guide d'ondes, qui a la même sec- tion intérieure que par exemple le guide d'ondesrectan- gulaire à raccorder, et une longueur correspondant au moins à deux étages de transformation, les étages de transformation étant agencés sous la forme d'évidements de diamètres différents, présentant une symétrie de révo- lution par rapport à l'axe du guide d'ondes et une lon- gueur axiale de I/4, et l'évidement de plus grand dia- mètre, correspondant au premier étage de transformation, commençant dans le plan de raccordement du guide d'ondes par exemple elliptique. Ces dernières années, on a utilisé de plus en plus des guides d'ondes elliptiques, surtout des guides d'ondes elliptiques ondulés, à cause de leur flexibilité. En vue d'une liaison exempte de réflexion avec les guides d'ondes rectangulaires classiques, il est nécessaire de faire intervenir une pièce de trans- formation pour guides d'ondes. Une telle pièce de trans- formation est cependant également nécessaire pour tout autre liaison, exempte de réflexion ou tout au moins avec peu de réflexion, de guides d'ondes de sections différentes. Il est connu des pièces de transformation fabriquées par des procédés de galvanoplastie ou par moulage de précision. Avec ces procédés de fabrication, on ne peut cependant pas maintenir les tolérances très serrées qui sont nécessaires pour obtenir un faible facteur de réflexion sur une grande largeur de bande, de sorte que, en addition aux processus de fabrication coûteux, il est nécessaire de faire intervenir des usinages de finition compliqués et la pièce de transfor- mation doit en outre être pourvue de fiches d'adaptation et être mesurée individuellement. D'après le document DE-PS 19 48 156, il est connu une pièce de transformation pour relier un guide d'ondes rectangulaire avec un guide d'ondes elliptique, qui peut être fabriquée par usinage avec enlèvement de copeaux, qui est un procédé non seulement moins coûteux, mais également plus précis que les procédés de fabrica- tion précités. Cette pièce de transformation a la sec- tion du guide d'ondes rectangulaire à raccorder, mais cependant les deux côtés correspondant à la largeur comportent chacun sur une longueur de A/4 un évidement étagé à symétrie de révolution par rapport à l'axe de la pièce de transformation. Une pièce de transformation du type indi- qué ci-dessus est connue d'après le document DE-PS 20 17 042 et elle représente un perfectionnement de la pièce de transformation faisant l'objet du document DE-PS 19 48 156. A cet égard, il est prévu, pour augmenter la largeur de bande, plusieurs étages de transformation qui ont chacun une longueur de A/4 et qui sont disposés axia- lement l'un derrière l'autre, de sorte que le diamètre des évidements à symétrie de révolution qui sont prévus dans les côtés larges diminuant graduellement dans la direction s'étendant du plan de raccordement du guide d'ondes ellip- tique vers le plan de raccordement du guide d'ondes rectan- gulaire. Un inconvénient rencontré à cet égard consiste en ce que les différents évidements étagés doivent être réalisés par tournage avec une très grande précision, qu'il est difficile de prévoir à l'intérieur des diffé- rents étages de transformation des parties dépouillées ou des transitions continues entre un étage et un autre (ce qui est connu d'après le document CH-PS-551 086), et que des pièces de transformation à plusieurs étages ont une longueur axiale importante. L'invention a en conséquence pour but de créer une pièce de transformation du type défini ci- dessus, qui puisse être fabriquée d'une façon plus simple et par conséquent moins coQteuse, qui autorise une grande liberté en ce qui concerne le profil de la section intérieure des étages de transformation, et qui soit plus courte. Ce problème est résolu pour une pièce de transformation du type défini cidessuscaractérisée en ce que l'évidement de plus grand diamètre s'étend sur tous les étages de transformation et en ce que le second étage de transformation et tous les étages le suivant éventuel- lement se composent d'anneaux en matière isolante de diamètres intérieurs différents correspondants qui sont disposés successivement dans l'évidement de plus grand diamètre. Cette solution présente l'avantage qu'un seul évidement à symétrie de révolution doit être formé dans les côtés larges de la pièce de transformation, par exemple par tournage ou par fraisage, tandis que les anneaux en matière isolante formant les différents étages de transformation peuvent être fabriqués de façon peu conteuse par un procédé de moulage par injection, car leurs tolérances doivent être plus grandes, à peu près de la valeur de la constante diélectrique (relative) A, que les tolérances des étages de transformation d'une pièce de transformation constituée intégralement d'un métal conformément à l'art antérieur. Un autre avantage consiste en ce que la pièce de transformation est réa- lisée plus courte,car la longueur d'onde A dans les étages de transformation constitués par les anneaux en matière isolante est plus petite proportionnellement à 1//r, de sorte que, dans le cas d'un dimensionnement invariant de la longueur axiale, d'environ I/4, de chaque étage de transformation, la longueur mécanique de chaque étage de transformation est réduite en correspondance. Enfin, les anneaux en matière isolante permettent une conception pratiquement sans limitation du profil inté- rieur des différents étages de transformation. Un autre avantage de la pièce de transfor- mation conforme à l'invention consiste en ce que les an- neaux en matière isolante peuvent être fabriqués à par- tir de matières isolantes de différentes constantes di- électriques et donnant lieu à peu de pertes. Une forme avantageuse de réalisation est caractérisée en ce que tous les anneaux en matière iso- lante constituent dans leur ensemble un insert unitaire. Le principe qui est à la base de l'invention permet en outre de disposer dans l'évidement de diamètre maximal un anneau additionnel en matière isolante ayant un diamètre intérieur plus petit que l'anneau en matière isolante disposé immédiatement à la suite. On peut ainsi obtenir une adaptation particulièrement bonne au guide d'ondes, par exemple elliptique, placé à la suite dans cet étage de transformation, et par conséquent un fac- teur de réflexion particulièrement faible. On obtient également une adaptation particu- lièrement bonne et additionnellement une liaison étanche par brides par le fait que le premier étage de transfor- mation comporte un évidement elliptique additionnel, commençant dans le plan de raccordement du guide d'ondes elliptique, ainsi qu'une bague d'étanchéité logée dans cet évidement et par le fait que le contour intérieur de la bague d'étanchéité est profilé en correspondance à la composante capacitive à produire dans cette zone. Selon une autre particularité de la forme de réalisation citée en dernier, la pièce de transfor- mation peut être utilisée simultanément pour une sépara- tion de systèmes à guides d'ondes, qui opèrent avec une pression interne différente. A cet effet, il est prévu entre la bague d'étanchéité elliptique et le premier anneau cylindrique en matière isolante, une fenêtre de pression en mica ou analogue. Cette fenêtre de pression peut simultané- ment être agencée comme une capacité de transformation. Enfin, on obtient encore un autre raccour- cissement de la pièce de transformation par le fait que la partie tournée au plus grand diamètre s'étend sur toute la longueur de la pièce de transformation depuis un des plans de raccordement jusqu'à l'autre plan de raccordement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexes dans lesquels: la Figure 1 est une vue en perspective d'unepremière forme de réalisation de la pièce de trans- formation conforme à l'invention; la Figure 2 est une vue en coupe longitudi- nale d'une forme de réalisation à quatre étages; la Figure 3 est une vue en élévation d'un des côtés frontaux de la forme de réalisation de la Figure 2, faite en correspondance avee la ligne III-III; la Figure 4 est une vue en élévation de l'autre côté frontal de la forme de réalisation de la Figure 2, faite en correspondance avec la ligne IV-IV; la Figure 5 est une vue en coupe longitu- dinale d'une seconde forme de réalisation; la Figure 6 est une vue en coupe longitu- dinale d'une troisième forme de réalisation; la Figure 7 est une vue en élévation de face de la forme de réalisation des Figures 5 et 6, faite en correspondance avec la ligne VII-VII; la Figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'une quatrième forme de réalisation; la Figure 9 est une vue de face de la forme de réalisation de la Figure 8, faite selon la ligne IX-IX; la Figure 10 est une vue en coupe longitu- dinale d'une cinquième forme de réalisation; et la Figure 11 est une vue de face de la forme de réalisation de la Figure 10, faite selon la ligne XI-XI. La pièce de transformation 1 de la Figure 1 sert à relier un guide d'ondes elliptique avec un guide d'ondes rectangulaire et elle comporte à cet effet une bride annulaire 2 et une bride rectangulaire 3, compor- tant chacune des trous filetés 4. La pièce de transfor- mation 1 a une section intérieure rectangulaire 5, qui correspond à celle du guide d'ondes rectangulaire à raccorder avec la bride 3 et nonreprésenté. A partir de la bride 2, il est prévu dans les côtés larges un évidement 6 à symétrie de révolution, dont la profon- deur, c'est-à-dire la longueur axiale, est éaale à la longueur de deux étages de transformation, dont le premier est constitué par l'évidement 6 lui-même et dont le second est constitué par un anneau isolant 7 formé à partir d'un diélectrique à faible perte et engagé dans l'évidement.Du fait que la longueur d'ondeA dans l'anneau isolant 7 est plus pe- tite que la longueur d'onde de la même onde dans l'air ou bien dans un guide d'ondes métallique rempli d'air, la longueur axiale de l'anneau isolant 7 est plus petite que la longueur axiale de la partie de l'évidement 6 consti- tuant le premier étage de transformation. La forme de réalisation de la Figure 1 est appropriée pour relier des guides d'ondes ayant des rapports d'axes pas trop différents et/ou soumis à des conditions peu sévères en ce qui concerne la largeur de bande et le facteur de réflexion. Une forme de réalisation améliorée de ce point de vue est représentée sur la Figure 2. Dans ce cas, il est prévu au total quatre étages de transforma- tion 8 à 11, dont le premier étage 8 se compose de la première partie d'un évidement traversant 6a,tandis que le second, le troisième et le quatrième étage 9, 10, 11 se composent d'un insert monobloc en matière isolante (12), dont le diamètre intérieur diminue d'un étage à un autre dans la direction s'étendant depuis le guide d'ondes elliptique ondulé 13 jusqu'au guide d'ondes rectangulaire 14. Les Figures 3 et 4 représentent une vue de face de cette pièce de transformation, observée à partir du guide d'ondes elliptique 13 ou bien à par- tir du guide d'ondes rectangulaire 14. On a désigné par sur les Figures 2 et 4 la rainure classique servant à recevoir un joint d'étanchéité. La Figure 5 représente une forme de réali- sation semblable dans laquelle cependant chaque étage de transformation 16, 17 et 18 se compose d'un anneau isolant séparé 19, 20 et 21, les différents anneaux - isolants pouvant être constitués de diélectriques ayant des constantes diélectriques différentes. Pour amélio- rer l'adaptation du premier étage, celui-ci contient additionnellement un anneau isolant 22 ayant un diamètre intérieur plus petit que celui de l'anneau isolant 19. La Figure 6 représente une variante de cette forme de réalisation, dans laquelle il est prévu non seulement à la place des différents anneaux iso- lants un insert isolant monobloc 23, qui forme une tran- sition graduelle continue, mais en outre l'évidement s'étend, en vue d'un autre raccourcissement de la lon- gueur axiale, jusque dans le plan de raccordement du guide d'ondesrectangulaire 14, avec suppression de la rainure d'étanchéité (15 sur la Figure 2) dans la bride de raccordement correspondante 3a. La Figure 7 représente une vue frontale de la forme de réalisation des Figures 5 et 6, faite à par- tir du guide d'onde elliptique, et une vue de face cor- respondante de la forme de réalisation de la Figure 6, faite à partir du côté du guide d'ondesrectangulaire, l'insert concentrique étant constitué dans le premier cas par l'anneau isolant 22 et dans le second cas par l'insert isolant monobloc 23. La forme de réalisation représentée en vue en coupe longitudinale et en vue de face sur les Fig. 8 et 9 se différencie de celle de la Figure 6 par le fait que la bride de raccordement 2 est pourvue, à partir du plan de raccordement du guide d'ondes elliptique 13, d'un évidement elliptique additionnel 24, qui reçoit une bague d'étanchéité élastique profilée 25, dont le contour intérieur a également une forme légèrement elliptique, la matière et le profil étant choisis en correspondance à la composante capacitive à produire dans cette zone en vue d'obtenir une bonne adaptation. La bague d'étan- chéité 24 comporte une lèvre 25a dirigée vers l'extérieur et qui assure, en relation avec l'enveloppe à bord rabattu du guide d'ondes elliptique ondulé 13, l'étan- chéité du plan de raccordement par rapport à l'extérieur. Les Figures 10 et 11 représentent en vue en coupe longitudinale et en vue de face une variante de cette forme de réalisation, qui peut être utilisée pour relier des systèmes à guides d'ondes dans lesquels rè- gnent des pressions internes différentes. Dans ce but, il est prévu entre une bague d'étanchéité elliptique 26 et un insert isolant monobloc 23,une fenêtre de pression 27 en mica, en un matériau connu sous l'appellation "Trolitul" ou analogue. Cette fenêtre de pression 27 peut être agencée simultanément sous la forme d'une capacité de transformation par sé- lection d'un diélectrique approprié et d'une épaisseur appropriée. La présente invention est applicable non seulement à des pièces de transformation servant à relier des guides d'ondes elliptiques avec des guides d'ondes rectangulaires, mais il est possible également de l'utiliser dans des pièces de transformation servant à relier des guides d'ondes circulaires avec des guides d'ondes rectangulaires, ou bien avec des guides d'ondes elliptiques. 260430? REVENDICATIONS 1. Pièce de transformation pour relier des guides d'ondes de sections différentes, notamment des guides d'ondes elliptiques avec des guides d'ondes rec- tangulaires, se composant d'un élément de guide d'ondes, qui a la même section intérieure que par exemple le guide d'ondes rectangulaire à raccorder, et une longueur correspondant au moins à deux étages de transformation, les étages de transformation étant agencés sous la forme d'évidements de diamètres différents, présentant une symétrie de révolution par rapport à l'axe du guide d'ondes et une longueur axiale de x/4, et l'évidement de plus grand diamètre, correspondant au premier étage de transformation, commençant dans le plan de raccordement du guide d'ondes par exemple elliptique, caractérisée en ce que cet évidement (6) de plus grand diamètre s'étend sur tous les étages de transformation (par exem- ple 8 à 11), et en ce que le second étage de transforma- tion et tous les étages le suivant éventuellement (9 à 11) se composent d'anneaux en matière isolante (12) de diamètres intérieurs différents correspondants qui sont disposés successivement dans l'évidement (6) de plus grand diamètre. 2. Pièce de transformation selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les anneaux en matière isolante (19, 20, 21) sont constitués de matières iso- lantes à faibles pertes, ayant des constantes diélectri- ques différentes. 3. Pièce de transformation selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisée en ce que tous les anneaux en matière isolante constituent ensemble un insert mono- bloc (12; 23). 4. Pièce de transformation selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu dans l'évidement (6) de plus grand diamètre un anneau additionnel en matière isolante (22) ayant un diamètre intérieur plus petit que l'anneau en ma- tière isolante venant immédiatement a la suite. 5. Pièce de transformation selon une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le premier étage de transformation comporte un évidement elliptique additionnel (24), commençant dans le plan de raccordement du guide d'ondeselliptique (13), ainsi qu'une bague d'étanchéité (25) logée dans cet évidement, et en ce que le contour intérieur de la bague d'étanchéité (25) est profilé en correspondance à la composante capacitive à produire en cette zone. 6. Pièce de transformation selon la revendi- cation 5, caractérisée en ce qu'il est prévu entre la bague d'étanchéité elliptique (26) et le premier anneau cylindrique en matière isolante une fenêtre de pression (27) en mica ou analogue. 7. Pièce de transformation selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que la fenêtre de pression est agencée simultanément comme une capacité de trans- formation, par le choix d'un diélectrique approprié et de dimensions appropriées. 8. Pièce de transformation selon une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'évidement (6) ayant le plus grand diamètre s'étend sur toute la longueur de la pièce de transformation, depuis un de ses plans de raccordement jusqu'à l'autre plan de raccordement.