Brevet FR2658953A1 — publié le 19910830

"Obturateur pour guide d'onde, et son procédé de réalisation" La présente invention concerne d'une manière générale les guides d'onde, et elle vise plus particulièrement les obturateurs qu'il est usuel d'interposer sur un tel guide d'onde lorsqu'il s'avère nécessaire d'isoler l'un de l'autre deux des milieux qu'il contient. En pratique, ces obturateurs sont à insérer, par exemple par des brides, ou par soudage, entre deux tronçons de guide d'onde successifs, et ils comportent, globalement, d'une part, un conduit en matériau conducteur de l'électricité destiné à assurer une continuité de paroi entre ces deux tronçons de guide d'onde, et, d'autre part, ce qu'il est convenu d'appeler une barrière, en matériau diélectrique, interposée transversalement de manière étanche dans ce conduit. En pratique, également, la barrière ainsi mise en oeuvre est en céramique, et pour assurer à sa périphérie toute l'étanchéité souhaitable entre elle et le conduit qui l'enserre, il est procédé à un brasage. La difficulté, en l'espèce, tient à ce que, d'une part, pour éviter la propagation de modes supérieurs gênants, la section transversale d'un guide d'onde doit être rectangulaire, et à ce que, d'autre part, il est malaisé, sinon impossible, d'effectuer à ce jour de manière satisfaisante une brasure entre une paroi d'épaisseur nécessairement substantielle et une barrière en céramique, lorsque, comme en l'espèce, la section transversale est de contour rectangulaire. La raison en est que les contraintes de liaison susceptibles de se développer entre une telle paroi et une telle barrière sont alors suffisantes pour fragiliser cette barrière, voire même pour en entraîner la rupture. Pour surmonter cette difficulté, il est usuel, à ce jour, d'établir la barrière dans un conduit de contour circulaire. Mais cela impose de faire évoluer la section transversale de ce conduit de la section rectangulaire correspondant à celle du guide d'onde à la section circulaire correspondant à celle de la barrière puis de cette section circulaire à la section rectangulaire initiale. Outre qu'1 il en résulte inévitablement un encombrement axial non négligeable pour l 'ensemble, ce qui peut rendre malaisée l'implantation d'un tel ensemble, cette disposition présente le double inconvénient, d'une part, que le conduit comporte des formes de transition complexes, de nature à perturber l 'écoulement du rayonnement électromagnétique, au détriment du rendement de l'ensemble, et, d'autre part, que, la barrière se situant à distance de l'un et de l'autre des débouchés du conduit en raison même de ces formes de transition, il n'est pas possible, après brasage, d'en rectifier l'accord par retouche de son épaisseur. Or, pour que, pour une longueur d'onde donnée et un matériau diélectrique donné, la barrière intervienne dans de bonnes conditions, il faut que ses dimensions, et notamment son épaisseur, soient ajustées avec une très grande précision. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant de satisfaire à cette exigence tout en évitant les inconvénients précédents. De manière plus précise, elle a tout d'abord pour objet un obturateur pour guide d'onde, du genre comportant, d'une part, un conduit en matériau conducteur, destiné à assurer une continuité de paroi entre deux tronçons de guide d'onde successifs, et, d'autre part, une barrière en matériau diélectrique interposée transversalement de manière étanche dans ledit conduit, cet obturateur étant d'une manière générale caractérisé en ce que, sur une partie au moins de sa longueur, ledit conduit est entouré annulairement par un corps en matériau de même nature que la barrière. Elle a encore pour objet un procédé pour la réalisation de cet obturateur. En bref, suivant ce procédé, on entoure par un corps en matériau de même nature la barrière en matériau diélectrique à mettre en oeuvre, et on solidarise annulairement par brasage ce corps à cette barrière tout au long de l'interstice correspondant. Autrement dit, suivant l'invention, il est simplement procédé à une brasure entre deux pièces, en l'espèce une barrière et un corps, qui, en pratique, sont l'une et l'autre en céramique. Ainsi, suivant une caractéristique de l'invention, le conduit dans lequel intervient la barrière est formé d'une simple couche de matériau de brasure, sans mise en oeuvre d'une quelconque paroi métallique bien individualisée et préexistante. Au contraire, la paroi constitutive de ce conduit est réalisée in situ, par brasage, entre la barrière et le corps qui l'entoure. Elle ne présente donc qu'une faible épaisseur. Eu égard à cette faible épaisseur, et moyennant le choix d'un matériau de brasure suffisamment malléable, et, plus précisément, d'un matériau de brasure dont la limite élastique est inférieure à la résistance à la rupture du matériau diélectrique correspondant, les contraintes de liaison susceptibles de se développer à la surface de la barrière et/ou du corps qui l'entoure ne sont pas suffisantes pour engendrer une détérioration de cette barrière et/ou de ce corps. Dès lors, la barrière peut avantageusement avoir un contour rectangulaire, directement à l'image de celui de la section transversale du guide d'onde. Aucune forme de transition n'étant ainsi nécessaire, l'encombrement axial de l'ensemble se réduit avantageusement à la seule épaisseur de la barrière, et la transmission des ondes peut se faire sans perturbation. En outre, les faces de cette barrière étant ainsi directement accessibles, il est avantageusement possible d'en ajuster si désiré cette épaisseur après le brasage. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: la figure 1 est, avec un arrachement local, une vue en élévation d'un obturateur pour guide d'onde de l'art antérieur, représenté en place entre deux tronçons de guide d'onde successifs; les figures 2, 3 et 4 sont des vues en coupe transversale de ces tronçons de guide d'onde et de cet obturateur, suivant respectivement les lignes II- II, III-III et IV-IV de la figure 1; la figure 5 est, avec un arrachement local, une vue en coupe axiale d'un obturateur suivant l'invention; la figure 6 reprend, à échelle supérieure, le détail de la figure 5 repéré par un encart VI sur cette figure 5; la figure 7 est une vue en coupe transversale d'un guide d'onde suivant l'invention, suivant la ligne VI- VI de la figure 5; la figure 8 en est, à échelle supérieure, une vue partielle en coupe axiale, suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7. Tel qu'illustré sur ces figures, il s'agit, globalement, d'interposer, entre deux tronçons de guide d'onde successifs l OA, l OB, de section transversale rectangulaire identique, un obturateur 11 comportant, d'une part, un conduit 12, en matériau conducteur de l'électricité, destiné à assurer une continuité de paroi entre ces deux tronçons de guide d'onde l OA, l OB, et, d'autre part, une barrière 13, en matériau diélectrique, interposée transversalement, de manière étanche, dans ce conduit 12. Suivant l'art antérieur, et tel que représenté sur les figures 1 à 4, la barrière 13, qui est préférentiellement en céramique, et par exemple en alumine, a un contour circulaire, et le conduit 12, qui est préférentiellement en matériau métallique, et dont l'épaisseur de paroi e est nécessairement substantielle, ne fût-ce que pour des raisons de résistance mécanique, comme celle des tronçons de guide d'onde l OA, l OB, se raccorde, par des brides 14 A, 14 B, à ces tronçons de guide d'onde l OA, l OB, ceux-ci présentant de manière complémentaire à cet effet des brides 15 A, 15 B à relier aux précédentes à l'aide de tirants 16, avec, entre la barrière 13 et ces brides 14 A, 14 B, des formes de transition 18 A, 18 B permettant à sa section transversale d'évoluer progressivement d'un contour rectangulaire, au droit des brides 14 A, 14 B, à un contour circulaire, au droit de la barrière 13. Soit E l'épaisseur de la barrière 13. Suivant l'invention, sur une partie au moins de sa longueur, et en pratique sur la totalité de celle-ci, le conduit 12 nécessaire est entouré annulairement par un corps en matériau de même nature que la barrière 13, ce corps 20 présentant à cet effet, de manière complémentaire, dans sa zone centrale, un évidement 25. Dans la forme de réalisation représentée, ce corps 20 se présente sous la forme d'un disque de même épaisseur E que la barrière 13. La longueur du conduit 12 est donc elle aussi égale à cette épaisseur E. En outre, dans cette forme de réalisation, le corps 20 a, à sa périphérie, un contour circulaire, et il est ceinturé par une frette 21. Cette frette 21, qui n'est qu'optionnelle, et qui, axialement, a une épaisseur du même ordre que la barrière 13, a pour avantage d'assurer que, quelles que soient les circonstances, les inévitables contraintes susceptibles de prendre naissance au sein du corps 20 restent toujours orientées radialement. Par exemple, elle est en acier inoxydable. Conjointement, le matériau constitutif du corps 20 est préférentiellement le même que celui constitutif de la barrière 13. Il s'agit donc préférentiellement de céramique, et par exemple d'alumine, mais d'autres matériaux, tels que verre, matière synthétique, saphir, par exemple, sont tout aussi bien envisageables. Suivant l'invention, le conduit 12 est par ailleurs formé d'une simple couche de matériau de brasure. Soit e' son épaisseur de paroi. Du fait qu'elle concerne une simple couche de matériau de brasure, cette épaisseur de paroi e' peut être très inférieure à l'épaisseur de paroi e précédente. A titre indicatif, et sans qu'il en résulte une quelconque limitation de l'invention, il est possible de préciser que, si, s'agissant d'une paroi métallique isolément individualisée, une épaisseur de paroi e supérieure à 1 mm est quasiment toujours nécessaire dans l'art antérieur, l'épaisseur de paroi e' du conduit 12 suivant l'invention peut, au contraire, s'agissant de l'épaisseur d'une simple couche de matériau de brasure, être inférieure à 0,1 mm. Sur les figures 5, 6 et 8, et pour une meilleure clarté de celles-ci, cette épaisseur de paroi e' a été volontairement très exagérée. De préférence, le matériau de brasure mis en oeuvre est un matériau de brasure malléable, c'est-à-dire un matériau de brasure suffisamment mou pour être en mesure de fluer lorsqu'il est mis sous contrainte. En pratique, il est choisi pour présenter une limite élastique inférieure à la résistance à la rupture du matériau diélectrique constitutif de la barrière 13 et du corps 20. Lorsque ce matériau diélectrique est de l'alumine, le matériau de brasure mis en oeuvre est par exemple un eutectique plomb étain; il peut s'agir également de cuivre pur, d'or pur etc Les contraintes de liaison susceptibles de prendre naissance au contact de la barrière 13 et/ou du corps 20 étant dès lors faibles, il est avantageusement possible de donner, tel que représenté, à la barrière 13, un contour rectangulaire identique à celui de la section transversale des tronçons de guide d'onde l OA, l OB à relier. De préférence, et tel que représenté, pour que le conduit 12 offre une surface de contact suffisante aux tronçons de guide d'onde 10 A, l OB, ce conduit 12 comporte, annulairement, à l'une au moins de ses extrémités, et en pratique à chacune de celles-ci, au contact du corps 20, une collerette 22 dirigée radialement en direction opposée à l'axe de l'ensemble, les tronçons de guide d'onde 10 A, l OB comportant eux-mêmes une collerette 23 semblable à leur extrémité. En pratique, la collerette 22 s'étend à ras avec la surface du corps 20, en se fondant dans l'épaisseur même de celui-ci. Enfin, pour le passage de tirants 16 aptes à relier mécaniquement l'un à l'autre les deux tronçons de guide d'onde l OA, l OB concernés, le corps 20 est, de place en place, percé de trous 23, et, entre lui et chacune des brides A, 15 B correspondantes, est interposé, annulairement, un joint d'étanchéité 24. Ainsi qu'on le notera, l'encombrement axial de l'obturateur il ainsi constitué se réduit à la seule épaisseur E de la barrière 13 mise en oeuvre dans celui-ci. Il est donc très largement inférieur à celui E' d'un obturateur de l'art antérieur. Ainsi qu'on le notera également, l'obturateur 11 suivant l'invention sert avantageusement par lui-même de bride entre les tronçons de guide d'onde l OA, l OB. Pour la réalisation de cet obturateur 11, il peut par exemple être procédé comme suit. On réalise d'abord, séparément, dans une céramique d'alumine, la barrière 13 et le corps 20, en donnant à l'évidement interne 25 de ce corps 20 un contour rectangulaire complémentaire du contour périphérique de la barrière 13 et de dimensions justes suffisantes pour permettre d'y emboîter celle-ci avec un jeu adapté au brasage ensuite à effectuer. Suivant des techniques usuelles en la matière, la tranche périphérique de la barrière 13 est métallisée, et il en est de même pour la surface interne de l'évidement 25 du corps 20. Il suffit, ensuite, d'engager la barrière 13 dans le corps 20, ou, autrement dit, d'entourer cette barrière 13 de ce corps 20, puis de solidariser, annulairement, l'ensemble, par brasage, tout au long de l'interstice correspondant. De préférence, et tel que schématisé en traits interrompus à la figure 7, on donne initialement à la barrière 13 et au corps 20 une épaisseur E" supérieure à celle E qui doit être ultérieurement la leur, et, avant le brasage, on forme, annulairement, en décrochement, à la surface du corps 20, à chacune des extrémités de son évidement 25, en bordure de l'interstice présent entre lui et la barrière 13, un volume de réserve 26, et on laisse envahir ce volume de réserve 26 par du matériau de brasure. Après brasage, et tel que représenté en trait plein sur la figure 7, on arase le tout à l'épaisseur E désirée. Ainsi, cette épaisseur E peut être très exactement ajustée, et les collerettes 22 peuvent avantageusement avoir toute la qualité de surface souhaitable, ce qui n'est pas nécessairement le cas immédiatement après le brasage. Quant au perçage des trous 23 et à la mise en place de la frette 21, ils peuvent intervenir avant ou après ce brasage. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. REVENDICATIONS 1 Obturateur pour guide d'onde, du genre comportant, d'une part, un conduit en matériau conducteur ( 12), destiné à assurer une continuité de paroi entre deux tronçons de guide d'onde ( 10 A, 10 B) successifs, et, d'autre part, une barrière ( 13), en matériau diélectrique, interposée transversalement de manière étanche dans ledit conduit ( 12), caractérisé en ce que, sur une partie au moins de sa longueur, ledit conduit ( 12) est entouré annulairement par un corps ( 20) en matériau de même nature que la barrière ( 13). 2 Obturateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conduit ( 12) est entouré annulairement par un corps ( 20) sur la totalité de sa longueur. 3 Obturateur suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que ledit conduit ( 12) est formé d'une simple couche de matériau de brasure. 4 Obturateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, à l'une au moins de ses extrémités, ledit conduit ( 12) comporte, annulairement, au contact du corps ( 20), une collerette ( 22). Obturateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite collerette ( 22) s'étend à ras avec la surface du corps ( 20). 6 Obturateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau constitutif du corps ( 20) entourant la barrière ( 13) est le même que celui constitutif de ce dernier. 7 Obturateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps ( 20) est percé de trous ( 23), pour le passage de tirants ( 16) aptes à relier mécaniquement l'un à l'autre les deux tronçons de guide d'onde ( 10 A, 10 B). 8 Obturateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, à sa périphérie, le corps ( 20) est ceinturé par une frette ( 21). il 9 Obturateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le contour de la barrière ( 13) est rectangulaire. Procédé pour la réalisation d'un obturateur pour guide d'onde conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à entourer la barrière ( 13) à mettre en oeuvre par un corps ( 20) en matériau de même nature qu'elle, et à solidariser annulairement par brasage ledit corps ( 20) à ladite barrière ( 13) tout au long de l'interstice correspondant. 11 Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que, avant brasage, on forme annulairement, à la surface du corps ( 20), en bordure dudit interstice, un volume de réserve ( 26), on laisse envahir ledit volume de réserve ( 26) par du matériau de brasure, et, après brasage, on arase le tout.