Brevet FR2660803A1 — publié le 19911011

DISPOSITIF ET PIECE DE RACCORDEMENT POUR GUIDES D'ONDES HYPEREREQUENCE La présente invention se rapporte à un dispositif de raccordement pour guides d'ondes hyperfréquence, destiné à raccorder deux guides d'ondes de section rectangulaire. Elle se rapporte également à une pièce de raccordement multiple comportant une pluralité de tels dispositifs. Dans de nombreux domaines hyperfréquence et notamment pour la réalisation d'antennes, le problème se pose de raccorder des tronçons de guides d'ondes. I1 est connu pour cela de braser en bout des guides des brides avec ajustage mécanique avant brasure. La pose de brides est donc une opération relativement complexe et coûteuse, la brasure s'effectuant au bain de sel ou sous vide. Dans ces deux cas, la brasure nécessite ltemploi de procédés thermiques avec des températures de l'ordre de 6000C ce qui occasionne des déformations, une reprise en usinage de la face de la bride pouvant s'avérer nécessaire. D'autre part, les dimensions des fours de brasage sous vide ne permettent pas de poser des brides sur des guides de trop grande longueur. Certaines tentatives ont été faites pour simplifier les procédés de raccordement connus et éviter d'avoir à effectuer des brasures. Mais les solutions proposées consistant à assembler des brides en bout de guides d'ondes sont compliquées car elles nécessitent l'assemblage de plusieurs pièces pour chaque bride, l'utilisation de joints toriques d'assemblage sur des guides de section rectangulaire, la réalisation de pièges hyperfréquence sur chaque pièce et donc des opérations de fabrication et d'assemblage multiples et coûteuses. Un objet de la présente invention est précisément de réaliser un dispositif de raccordement de guides extrêmement simple et exempt de ces inconvénients. Un autre objet de l'invention est un dispositif de raccordement de guides comportant simplement une pièce en U et une plaque de fermeture. Selon l'invention il est donc prévu un dispositif de raccordement pour guides d'ondes hyperfréquence, destiné à raccorder deux guides d'ondes de section rectangulaire, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend au moins une pièce en U dont l'ouverture, de forme rectangulaire, est sensiblement de même section que la section extérieure des guides, au moins une plaque de fermeture venant s'appliquer sur le sommet de ladite pièce en U et des moyens de fixation pour assurer la fixation et le serrage de ladite plaque sur ladite pièce en U, lesdits guides à raccorder étant insérés dans ladite pièce en U de manière à venir sensiblement bout à bout en contact l'un de l'autre et étant maintenus par ladite plaque de fermeture. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu une pièce de raccordement multiple comportant une pluralité de dispositifs du type ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce unique comportant une pluralité d'ouvertures en U disposées parallèlement et au moins une plaque de fermeture pour fermer l'ensemble desdites ouvertures de manière à permettre le raccordement d'une pluralité de paires de guides d'ondes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - la figure 1 représente un dispositif de raccordement de deux guides d'ondes selon l'invention - les figures 2 et 3 représentent des variantes de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention - la figure 4 montre un dispositif de raccordement avec deux épaulements espacés de X /4 - la figure 5 représente un dispositif selon l'invention pour raccorder deux guides d'épaisseurs de paroi différentes; - la figure 6 est une coupe du dispositif de la figure 5 ; et - la figure 7 est une pièce de raccordement multiple selon l'invention pour raccorder des paires de guides d'ondes. La figure 1 représente un dispositif de raccordement de guides d'ondes selon l'invention, pour raccorder deux guides d'ondes 1, 2 identiques de section rectangulaire. Ce dispositif comprend essentiellement une pièce en U, 3 et une plaque de fermeture 4 ou deux demi-plaques de fermeture 5, 6 selon une variante. La pièce en U, 3, comprend une base 36 et deux branches parallèles 37 et 38 qui délimitent une ouverture 30 de section rectangulaire sensiblement identique à la section extérieure des guides 1, 2 à un jeu près. Grâce à ce jeu, les guides 1 et 2 peuvent être insérés dans l'ouverture 30 jusqu'à venir bout à bout en contact ou sensiblement en contact l'un de l'autre. Sur la figure 1, on a représenté à dessein un écartement 35 entre les deux guides.Une plaque de fermeture 4 rectangulaire, de dimensions adaptées à celle de la pièce en U 3 vient se placer sur l'extrémité des branches 37, 38 auxquelles elle est fixée par l'intermédiaire des trous correspondants 31 à 34 dans la pièce en U et 41 à 44 dans la plaque 4 et de vis non représentées. La hauteur des branches 37, 38 mesurée à l'intérieur de l'ouverture 30 est choisie légèrement inférieure à la dimension extérieure correspondante des guides de façon que la plaque 4 vienne serrer les guides 1, 2 lors de sa fixation contre la pièce 3, ce qui assure une fixation parfaite des guides sans risque de flambage. La pièce en U 3 et la plaque 4 peuvent être entièrement métalliques. Dans ce cas, la pièce en U peut être obtenue par usinage de l'ouverture 30 dans un bloc métallique. On peut également prévoir des pièces en matériau diélectrique suffisamment résistant mécaniquement et dont les surfaces sont recouvertes d'une couche métallique. Selon une variante, la plaque de fermeture 4 peut être remplacée par deux demi-plaques 5, 6, les trous 51, 53 venant en regard des trous 31, 33 et les trous 62, 64 venant en regard des trous 32, 34. Cette variante permet de s'affranchir d'une différence de dimensions éventuelle des guides 1 et 2. Un tel dispositif de raccordement est donc extrêmement facile à réaliser et de plus, de manière surprenante, il fournit d'excellentes performances en hyperfréquence sans nécessiter un ajustage très précis des guides raccordés. Ainsi en prenant le cas peu favorable où on utilise deux demi-plaques légèrement espacées et deux guides accolés dont la jonction se trouve dans l'espace entre les deux demi-plaques, on constate l'apparition d'un effet selfique dû à une discontinuité électrique. Néanmoins, on obtient un taux d'ondes stationnaires (TOS) de l'ordre de 1,01 à 2,75 GHz pour des essais dans une bande de 2,5 à 3,5 GHz et des pertes maximum de 0,07 dB à 3,49 GHz. Si on choisit un écartement 35 de 1 mm entre les guides, on obtient encore un TOS de 1,02 en moyenne avec un maximum de 1,045 à 3,18 GHz et des pertes maximum de 0,094 dB à 3,42 GHz. Si l'écartement de 1 mm entre les deux guides se trouve au centre d'une plaque ou demi-plaque, on a une diminution de l'effet selfique dû à une meilleure continuité électrique. On note un TOS de l'ordre de 1,02 en moyenne avec un maximum de 1,037 à 3,18 GHz et des pertes maximum de 0,065 dB à 2,7 GHz. En outre, du point de vue de la puissance transmissible aucune amorce d'arc n'a pu être notée jusqu'à des puissances de l'ordre de 6 kW crête pour un écartement des guides de 0,5 mm et de l'ordre de 28 kW crête pour des guides placés bout à bout, ces mesures étant faites pour des fuites inférieures à 2 mW/cm2. La figure 2 représente une variante dans laquelle la pièce en U 3 de la figure 1 est remplacée par deux pièces en U identiques 7,8 d'épaisseur moitié de celle de la pièce 3. Cette solution peut être choisie pour des commodités de montage mais il faut alors prévoir des moyens d'assemblage de ces deux pièces en U constitués par exemple par des trous 73 à 75 dans ces deux pièces et des vis (non représentées) pour serrer ces pièces longitudinalement l'une contre l'autre. Les trous 71, 72, 81, 82 servent à la fixation avec vis d'une plaque de fermeture ou de deux demi-plaques comme celles de la figure 1. La figure 3 représente une autre variante dans laquelle on remplace la pièce en U et la plaque de fermeture par deux demi-pièces en U 9, 9' de hauteur égale à la moitié de celle de la pièce en U de la figure 1. Ces deux demi-pièces en U 9, 9' sont là encore fixées entre elles par l'intermédiaire de vis s'engageant dans les trous 91', 92'. Il est évident qu'on pourrait aussi penser à remplacer chaque demi-pièce en U par deux demi-pièces en U selon la variante de la figure 2. Comme on l'a vu précédemment la discontinuité entre les deux guides amène un effet selfique qui est la cause des TOS mesurés. On peut imaginer de compenser au mieux ce défaut en reproduisant la discontinuité à une distance X/4 où A est la longueur d'onde centrale de fonctionnement. Pour cela, on réalise le dispositif de raccordement de la figure 4. La pièce en U 10 comporte dans son ouverture une partie centrale 12 de section moindre limitée par deux épaulements 15, 16 parallèles espacés de X/4. Chaque guide vient s'engager dans une partie latérale correspondante 11, 13 de ltouverture et vient en butée contre l'épaulement correspondant 15, 16. De préférence, ltépaisseur des épaulements est sensiblement égale à l'épaisseur des parois des guides. La plaque de fermeture 20 comporte une partie centrale 21 en relief dont les dimensions correspondent à celle de la partie centrale 12 de l'ouverture de la pièce en U de façon à compléter une ouverture de section rectangulaire inférieure aux sections des parties latérales 11, 13 de l'ouverture. Ainsi dans une direction longitudinale les réflexions sur deux défauts espacés de A/4 sont en opposition de phase ce qui entraîne donc une compensation d'autant meilleure que la longueur d'onde est proche de la longueur d'onde centrale A. La figure 5 est une variante destinée à raccorder deux guides d'épaisseur de paroi différente. Par exemple, on peut envisager le raccordement de guides de type WR 284 d'épaisseurs de paroi respectives égales à 2 et 3 mm. La pièce en U 100 comporte une ouverture en deux parties 101, 102 de sections différentes séparées par un épaulement 104. La plaque de fermeture 100' comporte, comme dans le cas de la figure 4, une partie en relief 102' venant s'engager dans la partie 102 de l'ouverture, l'épaulement 104' étant à la hauteur de l'épaulement 104. Dans ce cas, les sections intérieures des deux guides sont exactement dans le prolongement l'une de l'autre comme on le voit en coupe selon un plan horizontal sur la figure 6, où le guide 110 est le guide de plus forte épaisseur et le guide 111 est celui de plus faible épaisseur. On pourrait aussi prévoir que la plaque 100' ne présente pas de relief. Dans ce cas, on prévoirait un décalage plus important de la base de la partie d'ouverture 101 (zig. 5) de façon que les faces extérieures supérieures des deux guides soient dans le prolongement l'une de l'autre et serrées par la plaque de fermeture plane. Cette solution a l'inconvénient que les sections internes des deux guides ne sont plus face à face mais décalées légèrement dans le sens des branches du U ; mais ceci n'introduit que peu de pertes supplémentaires. Il est clair que toutes ces variantes peuvent être combinées entre elles pour donner de nouvelles variantes de l'invention. La figure 7 représente une liaison de raccordement pour une pluralité de paires de guides parallèles. Cette liaison comprend une pièce 120 comportant une pluralité d'ouvertures en U 121 identiques délimitées par des branches parallèles. La fixation des guides peut s'effectuer à l'aide d'une plaque de fermeture unique ou de deux demi-plaques fixées par l'intermédiaire de vis dans les trous 122. Une telle liaison de raccordement multiple peut par exemple être utilisée pour la réalisation d'une antenne à N guides à fentes parallèles alimentés par une extrémité. Dans tous les cas de figure décrits la pièce en U, simple ou multiple, peut être usinée facilement par fraisage des ouvertures dans un bloc métallique de dimensions adéquates. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement pour guides d'ondes hyperfréquence, destiné à raccorder deux guides d'ondes de section rectangulaire, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend au moins une pièce en U (3 ; 7, 8, ; 9 ; 10 ; 100 120) dont l'ouverture (30 ; 70, 80 ; 90 ; 11, 13 ; 101, 102 ; 121), de forme rectangulaire, est sensiblement de même section que la section extérieure des guides, au moins une plaque de fermeture (4 ; 5, 6 ; 9' ; 20 ; 100') venant s'appliquer sur le sommet de ladite pièce en U et des moyens de fixation (31 à 34, 41 à 44 ; 51, 53, 62, 64 ; 71, 72, 81, 82 ; 91', 92' ; 14, 24 103, 103'; 122) pour assurer la fixation et le serrage de ladite plaque sur ladite pièce en U, lesdits guides à raccorder (1, 2 ; 110, 111) étant insérés dans ladite pièce en U de manière à venir sensiblement bout à bout en contact l'un de l'autre et étant maintenus par ladite plaque de fermeture. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins les surfaces desdites pièces en U et plaques de fermeture en contact avec lesdits guides sont métalliques. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pièces en U et plaques de fermeture sont entièrement en métal. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les branches desdites pièces en U ont une hauteur intérieure légèrement inférieure à la dimension extérieure correspondante du guide qui doit s'engager dans l'ouverture du U. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une seule pièce en U (3 ; 10 ; 100) et une seule plaque de fermeture (4 20 ; 100') enfermant les extrémités des deux guides (1, 2 ; 110, 111). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pièce en U (10) comprend dans son ouverture une partie centrale (12) de section moindre limitée par deux épaulements (15, 16) parallèles espacés de X /4 où X est la longueur d'onde de fonctionnement des guides, chaque guide s'engageant dans une partie latérale (11, 13) de l'ouverture de la pièce en U jusqu'à l'épaulement correspondant, et en ce que ladite plaque de fermeture (20) comprend une partie centrale (21) en relief de dimensions telles qu'en position de fermeture ladite partie centrale (21) de la plaque vient compléter la partie centrale (12) de l'ouverture de la pièce en U pour former une ouverture centrale de section inférieure aux sections des parties latérales de l'ouverture. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite section de la partie centrale de l'ouverture du dispositif est sensiblement égale à la section interne des deux guides. 8. Dispositif selon la revendication 5 pour raccorder deux guides d'ondes (110, 111) d'épaisseur de paroi différente, caractérisé en ce que ladite pièce en U (100) comprend une ouverture divisée, dans le sens axial, en deux parties (101, 102) de dimensions correspondant respectivement aux dimensions externes des deux guides, séparées par un épaulement (104) contre lequel vient buter le guide de plus forte épaisseur lorsqu'il est engagé dans la partie d'ouverture correspondante (101). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite plaque de fermeture (100') comporte une partie en relief (102') qui, en position de fermeture, vient compléter la partie d'ouverture (102) de plus faible dimension et lui donner une section sensiblement égale à la section externe du guide de plus faible épaisseur. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une seule pièce en U (3 ; 10 ; 100) et deux demi-plaques de fermeture (5, 6). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux pièces en U (7, 8) et deux plaques de fermeture correspondantes pour recevoir respectivement les extrémités des deux guides, et des moyens d'assemblage (73, 74, 75) desdites pièces en U. 12. Pièce de raccordement multiple comportant une pluralité de dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce unique (120) comportant une pluralité d'ouverture en U (121) disposées parallèlement et au moins une plaque de fermeture pour fermer l'ensemble desdites ouvertures de manière à permettre le raccordement d'une pluralité de paires de guides d'ondes.