Brevet FR2661043A2 — publié le 19911018

FR 2661043 A2 19911018 FR 9004856 A 19900413 La présente invention concerne un certificat d'addition relatif à un perfectionnement apporté au dispositif de déviation décrit au brevet principal. Le dispositif de déviation décrit dans ce brevet principal comporte un corps en ferrite magnétostrictif disposé dans le trajet d'un faisceau hyperfréquence et soumis à une polarisation magnétique et des moyens de génération d'au moins une onde élastique dans le corps pour créer dans celui-ci un réseau de contraintes engendrant un réseau de phase, afin de dévier le faisceau. Ainsi qu'on l'a expliqué au brevet principal lorsque l'on souhaite obtenir un seul faisceau défléchi, c'est à dire dans le cas de la diffraction de BRAGG, il faut utiliser un réseau de transducteurs à balayage pour faire varier la direction du vecteur d'onde K de l'onde élastique en même temps que sa fréquence. Le but du présent certificat d'addition est de perfectionner ce dispositif afin d'obtenir un seul faisceau défléchi en faisant varier uniquement la fréquence de l'onde élastique dans le corps, ce qui permet de supprimer le réseau de transducteurs à balayage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de déviation électronique d'un faisceau hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,5,6,7,8,9,10,1i,13 ou 14 et 15 du brevet principal, caractérisé en ce que le corps en ferrite se présente sous la forme d'une plaque entrant dans la constitution d'un guide d'onde plan dans lequel se propagent les faisceaux incident et défléchi et l'onde élastique et en ce que le faisceau incident et l'onde élastique sont choisis de manière que leur vecteur d'onde et le vecteur d'onde du faisceau défléchi forment un triangle rectangle, le vecteur d'onde de l'onde élastique et celui du faisceau défléchi formant un angle droit. Avantageusement, on fait varier la fréquence de l'onde élastique pour faire varier la direction du faisceau défléchi. Avantageusement également, la polarisation magnétique Mo doit vérifier la relation 0,3 Ms S Mo S 0,9 Ms où Ms représente l'aimantation à saturation du ferrite vérifiant la relation Ms ygyro x po où w est la pulsation de l'onde hyperfréquence, ygyro le rapport gyromagnétique, et po la perméabilité du vide. Enfin, et selon une autre caractéristique, un pont magnétique parallèle à la direction de l'aimantation est formé entre les faces correspondantes du corps pour fermer le circuit magnétique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 illustre les vecteurs d'onde des faisceaux incident et défléchi et de l'onde élastique mis en oeuvre dans le dispositif selon l'invention; et - la Fig.2 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. On a déjà indiqué au brevet principal qu'en utilisant des ondes guidées, on diminue la puissance élastique et le volume de ferrite nécessaires à la réalisation du dispositif selon l'invention. L'objet de ce certificat d'addition est de proposer un perfectionnement concernant les guides d'onde plans. Dans la suite de la description, on entend par guide d'onde, un empilement de couches homogènes toutes parallèles à un même plan P. Une description détaillée de ces guides plans peut être trouvée par exemple dans " Théorie des guides d'onde électromagnétiques ", chapitre III de C. VASSALLO, édition EYROLLES, pour les modes hyperfréquences et " Acoustic fields and waves in solids " chapitre X de P.A.AULD, édition G.WILEZ and SONS pour les modes élastiques. Dans le dispositif selon l'invention, une de ces couches au moins est constituée d'une plaque de ferrite magnétostrictif polarisée magnétiquement conformément aux explications données au brevet principal. Ainsi qu'on peut le voir en regard de la Fiv.1, les faisceaux incident et défléchi et l'onde élastique se propagent dans le plan P défini par ce guide d'onde, et le faisceau incident et l'onde élastique sont choisis de manière que leur vecteur d'onde, respectivement ki et K, et le vecteur d'onde kd du faisceau défléchi forment un triangle rectangle, le vecteur K de l'onde élastique et celui du faisceau défléchi kd formant un angle droit, pour la fréquence centrale élastique ou acoustique Fo. On notera que cette condition entraine que les longueurs d'ondes guidées Ai et Ad respectivement du mode ou faisceau incident et du mode ou faisceau diffracté, sont différentes, ce qui est relativement facile à réaliser en utilisant des modes guidés dont les configurations des champs sont différentes. Ainsi, alors que dans le brevet principal on a indiqué que pour obtenir un seul faisceau défléchi, c'est à dire dans le cas de la diffraction de BRAGG, il faut utiliser un réseau de transducteurs à balayage pour faire varier la direction du vecteur K de l'onde élastique en même temps que sa fréquence, dans le présent dispositif, la condition de la diffraction de BRAGG, kd = ki + K se conserve sur une large bande de fréquence AF autour de Fo sans faire varier la direction du vecteur K et donc sans nécessiter de réseau de transducteurs. On obtient donc un seul faisceau défléchi sur une large plage angulaire AE avec une seule commande de la fréquence F au lieu de celles nécessaires à la commande des déphaseurs du réseau de transducteurs ce qui simplifie considérablement le dispositif. En ce qui concerne l'intensité diffractée, qui est fonction du coefficient de couplage entre le mode incident et le mode diffracté par l'onde élastique dans le ferrite, une des conditions de l'efficacité du dispositif est que la structure du guide plan et le choix des modes optimisent ce coefficient de couplage comme on en donner un exemple plus en détail par la suite. On notera également que pour améliorer les caractéristiques et les performances du dispositif selon l'invention, la polarisation magnétique Mo doit vérifier la relation 0,3 Ms S Mo S 0,9 Ms où Ms représente l'aimantation à saturation du ferrite vérifiant la relation Ms ygyro x po où w représente la pulsation de l'onde hyperfréquence, xgyro le rapport gyromagnétique, et ijO la perméabilité du vide. Ceci permet d'une part de diminuer les pertes magnétiques et d'autre part de rendre le tenseur piézomagnétique d du ferrite maximum afin d'augmenter le rendement du dispositif. Par ailleurs, un pont magnétique parallèle à la direction de l'aimantation peut également être formé entre les faces correspondantes du corps pour fermer le circuit magnétique. Ceci permet d'éliminer pratiquement les champs démagnétisants, ce qui permet encore de diminuer le champ magnétique polarisant. Celui-ci peut être, comme cela a été expliqué plus en détail dans le brevet principal, soit un champ coercitif du ferrite magnétostrictif, soit un champ créé par des aimants permanents disposés dans le circuit magnétique ou encore un champ créé par une bobine entourant le pont du circuit magnétique. Dans les deux derniers exemples mentionnés r il est possible d'assurer une très bonne indépendance de Mo par rapport à la température, soit en choisissant des aimants permanents à très haute température de CURIE, soit en asservissant le courant dans la bobine de façon à garder Mo constant. Si l'on se reporte maintenant à la Fig.2 qui représente une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention, fonctionnant dans la bande KA autour d'une fréquence f = 30 GHz, on peut constater que celui-ci comporte un guide d'onde plan 1 constitué d'une plaque de céramique de ferrite magnétostrictif de composition NixZn 1-x Fe204 avec x = 0,5. Cette plaque présente par exemple des dimensions de 110 mm x 145 mm et une épaisseur de 2 mm. Dans le présent exemple, le corps présente alors les caractéristiques suivantes ygyropo Ms = 0,5 w Les pertes magnétiques sont donc faibles. Le mode incident et le mode TE 10 Ai = 3,4 mm, le mode diffracté et le mode TM 10 Ad = 4 mm et l'angle EI (Fig.1) entre le vecteur d'onde du faisceau incident et celui du faisceau diffracté pour la fréquence centrale, est égal à 30-. Pour produire cette incidence, un coin de céramique 2 de composition Al2 03 et d'angle n de 34 avec une même épaisseur de 2 mm, est placé sur la face d'entrée du faisceau hyperfréquence dans la plaque de ferrite. Le mode élastique est le mode de cisaillement 5H et la fréquence centrale élastique Fo est 510 KHz. o Ce mode élastique est produit par des transducteurs 3 constitués de céramique en titanozirconate de plomb, par exemple du type X5105 de la société PONS, polarisés dans une direction normale aux électrodes et excités suivant la mode d33. Ces transducteurs sont alimentés par une seule source de commande de fréquence F et désignée par la référence 4 sur cette figure. Ces transducteurs sont collés ou soudés sur le bord correspondant du ferrite, qui présente un évasement 5 pour faciliter la fixation des transducteurs en élargissant la surface de jonction. Un évasement correspondant 6 est également formé sur le côté opposé du ferrite pour coller un dispositif d'absorption 7 en résine silicone permettant de rendre l'onde élastique progressive. La plaque de ferrite est polarisée magnétiquement suivant OX3 et comme on l'a expliqué précédemment,le circuit magnétique est fermé à l'aide d'un pont 8 en ferrite doux (ferrite de manganèse et de zinc) dans lequel peut être insérée une tranche d'aimant permanent 9 créant un champ magnétique polarisant la plaque de ferrite magnétostrictif à la valeur Mo = 0,7 Ms. Le dispositif selon l'invention comporte également un guide d'onde rectangulaire standard R320 10 alimentant une source rayonnante 11 formée d'un cornet sectoral dans le plan E corrigé par une lentille diélectrique de composition Al203 (Er = 10) et des éléments d'adaptation de même composition désignés par la référence 12 sur cette figure à l'entrée du corps pour le mode incident et en téflon, 13, à la sortie du corps pour le mode défléchi. Dans ces conditions et avec une bande passante relative des transducteurs, AF/F = 1/2 autour de Fo, on obtient un balayage de 30 de chaque côté de OXI avec un seul faisceau défléchi, un temps de commutation de 40 ps et une puisssance électrique de commande de 10 Watts, les pertes d'insertion étant de l'ordre de 3 dB. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déviation électronique d'un faisceau hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,5,6,7,8,9,10,11,13 ou 14 et 15 du brevet principal, caractérisé en ce que le corps en ferrite (1) se présente sous la forme d'une plaque entrant dans la constitution d'un guide d'onde plan dans lequel se propagent des faisceaux incident et défléchi et l'onde élastique et en ce que le faisceau incident et l'onde élastique sont choisis de manière que leur vecteur d'onde (ki et K) et le vecteur d'onde (kd) du faisceau défléchi, forment un triangle rectangle, le vecteur (K) de l'onde élastique et celui (kd) du faisceau défléchi formant un angle droit. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier la fréquence (F) de l'onde élastique pour faire varier la direction du faisceau défléchi. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la polarisation magnétique Mo vérifie la relation 0,3 Ms S Mo 4 0,9 Ms où Ms représente l'aimantation à saturation du ferrite vérifiant la relation Ms ygyro x po où w est la pulsation de l'onde hyperfréquence, ygyro le rapport gyromagnétique, et po la perméabilité du vide. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un pont magnétique (8) parallèle à la direction de l'aimantation est formé entre les faces correspondantes du corps (1) pour fermer le circuit magnétique. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des moyens (9) de génération de la polarisation magnétique sont disposés dans le pont magnétique (8). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de génération de la polarisation magnétique sont formés par un aimant permanent (9) inséré dans le pont. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de génération de la polarisation magnétique sont formés par une bobine disposée autour du pont.