Brevet FR2683393A1 — publié le 19930507

ANTENNE POUR GENERATEUR MICRO-ONDES La présente invention a trait aux dispositifs d'irradiation par micro-ondes et plus particulièrement à la partie rayonnante de ces dispositifs appelée antenne ou applicateur. On entend par micro-ondes des ondes électromagnétiques dans la gamme de fréquences comprises entre 300 MHz et 100 GHz. Le but de l'invention est d'améliorer les caractéristiques et performances du rayonnement micro-ondes notamment en ce qui concerne l'homogénéité spatiale du champ d'ondes rayonné. A cet effet, l'invention a pour objet une antenne alimentée par un générateur micro-ondes, du type constitué d'une enceinte en métal bon conducteur et de préférence non magnétique, parallélépipédique et de section rectangulaire, ouverte à l'extrémité reliée au générateur et fermée à l'autre et munie de passages de diffusion d'ondes sur l'une des grandes parois latérales de l'enceinte, caractérisée en ce que lesdits passages de diffusion d'ondes sont constitués de deux fentes allongées, de préférence de même largeur, s'étendant sur presque toute la longueur de l'antenne, les extrémités distales des deux fentes étant situées, d'une part, toutes les deux à une distance des parois latérales adjacentes de l'antenne égale à un quart de la largeur de ladite paroi munie des fentes et, d'autre part, à une distance de l'extrémité distale de l'antenne égale à un multiple du quart de la longueur d'onde dans l'antenne, pour l'une des fentes et à un multiple de la moitié de ladite longueur d'onde, pour l'autre fente, cependant que les extrémités proximales des fentes sont à une distance de l'extrémité proximale de l'antenne égale et déterminée de façon à réduire au minimum le retour d'onde vers le générateur et que les fentes sont inclinées sur l'axe longitudinal de la face d'antenne dans laquelle elles sont ménagées, d'une valeur déterminée en sorte d'atteindre une intensité rayonnée régulière en moyenne tout au long desdites fentes. Les fentes sont, conformément à l'invention, conçues de telle façon qu'elles rayonnent vers l'extérieur une onde électromagnétique dont la valeur moyenne reste la même d'une extrémité à l'autre de l'antenne. Suivant un mode de réalisation, les deux fentes sont divergentes en direction de l'extrémité distale de l'antenne et sont inclinées sur ledit axe longitudinal d'un angle compris entre 5 et 150 environ, fonction de la longueur de l'antenne et de la nature du produit à traiter, l'inclinaison des deux fentes étant identique ou non. Suivant un autre mode de réalisation les deux fentes sont convergentes et sont inclinées comme indiqué ci-dessus. Les deux fentes peuvent également être parallèles et inclinées d'un même angle compris entre 5 et 150 environ sur ledit axe longitudinal. L'intérieur de l'antenne peut être rempli d'un matériau diélectrique, tel que du "Teflon" par exemple, permettant ainsi de réduire les dimensions de l'antenne. Par ailleurs, dans le but de modifier le diagramme de rayonnement, en particulier pour tenir compte de la nature des produits à traiter par irradiation aux micro-ondes, on peut disposer, au dessus et sur toute la surface de la face de l'antenne munie des fentes, une lentille, par exemple semicylindrique, en matériau diélectrique, notamment du "Teflon". L'invention s'applique bien entendu à toutes puissances de source de rayonnement micro-ondes, à toute longueur d'onde de rayonnement et à toutes dimensions d'antenne. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 est une vue schématique en perspective d'une antenne selon l'invention ; - Figure 2 est une vue de dessus de l'antenne de la figure 1 ; - Figure 3 est une vue de dessus d'une antenne selon un autre mode de réalisation - Figure 4 est une vue de dessus d'une antenne selon encore un autre mode de réalisation, et - Figure 5 est une vue en élévation latérale d'une antenne selon l'une des figures 1 à 4, munie en outre d'une lentille à profil variable. On a représenté sur la figure 1 une antenne micro-ondes 1 de forme conventionnelle parallélépipédique à section rectangulaire, raccordée par une bride 2 à un générateur micro-ondes, par exemple un magnétron (non représenté), directement ou par l'intermédiaire d'un adaptateur ou d'un circulateur (non représenté). L'antenne 1 est une simple enceinte ou enveloppe en métal bon conducteur et de préférence non magnétique, ouverte à son extrémité proximale (bride 2) et fermée par une paroi 3 à son extrémité distale. L'une des grandes parois latérales (4) de l'antenne est munie, conformément à l'invention, de deux fentes étroites 5 et 6 de dimensions et dispositions particulières. Les fentes 5 et 6 ont de préférence une même largeur, pour faciliter la fabrication, de l'ordre de quelques millimètres, par exemple 4 à 6 mm pour une antenne 1 d'une longueur de l'ordre de 700 à 800 mm, et s'étendant sur presque toute la longueur de l'antenne en présentant par rapport à l'axe longitudinal 7 de la face 4, une certaine inclinaison. Les extrémités distales, respectivement 8 et 9, des fentes 5 et 6 sont à une même distance a, égale au quart de la largeur de la face 4 de la petite paroi latérale adjacente (respectivement 10 et 11) de l'antenne, ladite distance a étant prise (figure 2) entre l'axe de la fente et la face interne de ladite paroi latérale adjacente, et étant égale au quart de la distance entre les faces internes des petites parois latérales 10,11. D'autre part, l'une des fentes (5) a son extrémité distale 8 à une distance b de la face interne de la paroi d'extrémité 3 égale à K X g/4, cependant que l'autre fente (6) a son extrémité distale 9 a une distance b' de ladite face interne d'extrémité égale à K au/2, K étant un nombre entier et l g étant la longueur d'onde du système d'ondes stationnaires à l'intérieur de l'antenne. Sur la figure 2, on a schématisé en S et S' les deux systèmes d'ondes stationnaires engendrés à l'intérieur de l'antenne par le champ électrique E. Pour un générateur micro-ondes fonctionnant à 2450 MHz et une antenne telle que celle représentée en figure 1 ayant une longueur de 700 mm et une section interne de 50 mm x 100 mm, la distance a est de 25 mm, l'écart ex entre les fentes 5, 6, à hauteur de l'extrémité 9 de la fente 6, est de 50 mm. Du côté proximal de l'antenne, les extrémités des fentes 5, 6 sont à une même distance c de l'extrémité de l'antenne, de l'ordre de 50 mm et l'écartement ep entre les extrémités des fentes est de l'ordre de 30 mm. Les valeurs ci-dessus de c et ep ne sont pas critiques et peuvent varier d'un ou deux mm dans un sens ou dans l'autre. Lesdites extrémités proximales des fentes ne sont pas forcément symétriques par rapport à l'axe 7 et l'on peut donner aux fentes 5 et 6 une inclinaison (respectivement a et a 2) par rapport audit axe 7, identique ou non et située dans une plage délimitée par les valeurs 5 et 15C environ. On peut jouer sur les inclinaisons a 1 et a 2 des fentes 5, 6 afin d'avoir une intensité rayonnée régulière en moyenne tout au long des fentes. En jouant sur le paramètre c, c'est-à-dire sur la longueur des fentes, on peut réduire au maximum le retour d'ondes en direction du générateur lorsque l'antenne transfère l'énergie au produit à traiter. Pour d'autres fréquences du générateur micro-ondes que celle citée en exemple ci-dessus, les paramètres dimensionnels a, b, b', ep, d, c auront sensiblement des valeurs homothétiques de celles citées, en fonction de la fréquence particulière. Les fentes 5, 6, ainsi ménagées, rayonnent de manière complémentaire et de façon à avoir un champ uniforme en moyenne La figure 3 illustre une variante de réalisation dans laquelle, pour une même dimension d'antenne 1, les fentes 5, 6 sont identiques en dimensions aux fentes 5, 6 de la figure 2 mais convergent en direction de l'extrémité distale de l'antenne 1 au lieu de diverger. Les inclinaisons respectives des fentes 5,6 sur l'axe 7 de cette variante sont sensiblement les mêmes que celles des fentes de la figure 2. Les conditions de situation par rapport aux flancs et à l'extrémité de l'antenne des extrémités distales 8,9 des fentes de la figure 3 sont identiques à celles des extrémités 8,9 de la figure 1. Par contre, l'écartement e' des extrémités proximales est nettement supérieure, environ 70 mm, la distance c étant la même (environ 50 mm) que celle de la figure 1. La figure 4 illustre encore une autre variante dans laquelle les fentes 5,6 sont identiques à celles des figures 2 et 3, mais sont parallèles et donc inclinées par rapport à l'axe longitudinal 7 d'un même angle dont la valeur est située dans ladite plage 5-15 environ. Les extrémités distales 8,9 des fentes sont identiques à celles des figures 2,3 quant à leur position vis à vis des flancs et de l'extrémité distale de l'antenne, cependant que les extrémités proximales des fentes 5,6 sont déportées vers l'un des flancs (11) de l'antenne, comme indiqué en traits pleins sur la figure 4, ou vers l'autre flanc (10), comme illustré en tiretés (fentes 5',6'). L'intérieur de l'antenne 1, quel que soit le mode de réalisation, peut être avantageusement rempli d'un diélectrique solide, par exemple du "Teflon" dans le but de réduire les dimensions de l'antenne, la présence du diélectrique réduisant de façon significative la longueur d'onde à l'intérieur de l'antenne et évitant les entrées de liquides, vapeur, ou de solides pulvérulents dans l'antenne. En outre, on peut placer sur la face 4 de l'antenne 1, audessus des fentes 5,6, une lentille, par exemple semicylindrique comme symbolisé schématiquement en 12 sur la figure 1, en "Téflon" notamment, en vue de modifier le diagramme de rayonnement de l'antenne en fonction de la nature des produits à irradier et qui assure comme précédemment 1' étanchéité. La figure 5 illustre une configuration perfectionnée d'une telle lentille 12, dans laquelle le profil 13 de la lentille est variable en vue de régulariser le profil de l'onde émise en amplitude. Ce profil 13 qui concerne toutes les génératrices de la lentille a la forme d'une sinusoïde dont la période correspond à celles des ondes stationnaires internes à l'antenne, pour compenser le profil des ondes émises. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les formes, dimensions et dispositions des deux fentes 5,6. REVENDICATIONS 1. Antenne pour générateur micro-ondes, du type constitué d'une enceinte (1) en métal bon conducteur et de préférence non magnétique, parallélépipédique et de section rectangulaire, ouverte à l'extrémité reliée au générateur et fermée à l'autre et munie de passages de diffusion d'ondes sur l'une des grandes parois latérales (4) de l'enceinte, caractérisée en ce que lesdits passages de diffusion d'ondes sont constitués de deux fentes allongées (5,6), de préférence de même largeur, s'étendant sur presque toute la longueur de l'antenne, les extrémités distales (8,9) des deux fentes étant situées, d'une part, toutes les deux à une distance (a) des parois latérales adjacentes (10,11) de l'antenne égale à un quart de la largeur de ladite paroi (4) munie des fentes et, d'autre part, à une distance de l'extrémité distale de l'antenne égale à un multiple du quart de la longueur d'onde dans l'antenne, pour l'une des fentes (5) et à un multiple de la moitié de ladite longueur d'onde, pour l'autre fente (6). 2. Antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux fentes (5,6) sont divergentes en direction de l'extrémité distale de l'antenne (1) et sont inclinées sur ledit axe longitudinal (7) d'un angle (a 1- , a 2) compris entre 5 et 15 environ, fonction de la longueur de l'antenne et de la nature du produit à traiter, l'inclinaison des deux fentes étant identique ou non. 3. Antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux fentes (5,6) sont convergentes en direction de l'extrémité distale de l'antenne (1) et sont inclinées sur ledit axe longitudinal (7) d'un angle ( a1, a2) compris entre 5 et 150 environ, l'inclinaison des deux fentes étant identique ou non. 4. Antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux fentes (5,6) sont parallèles et inclinées sur ledit axe longitudinal (7) d'un angle ( a a ou 2) compris entre 5 et 150 environ. 5. Antenne suivant l'une des revendications 2 à 4, destinée à un générateur micro-ondes de 2450 MHz, de longueur de l'ordre de 700 mm et de section rectangulaire de longueur 100 mm et largeur 50 mm, caractérisée en ce que lesdites fentes (5,6) ont une largeur constante comprise entre 4 et 6 mm et des extrémités distales (respectivement 8,9) situées à une distance (a) des flancs latéraux (10,11) de 25 mm et à une distance de l'extrémité distale de l'antenne (1) respectivement de Ka155/ mm (b) et Kx155/-4 mm (b'), K étant un nombre entier. 6. Antenne suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'intérieur de ladite antenne est rempli d'un matériau diélectrique solide, notamment du "Teflon". 7. Antenne suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la face (4) de l'antenne (1) pourvue des fentes (5,6) est munie d'une lentille (12), notamment semi-cylindrique, en un matériau diélectrique approprié, en particulier du "Téflon". 8. Antenne suivant la revendication 7, caractérisée en ce que ladite lentille (12) présente un profil (13) sinusoïdal dont la période est identique à celle des ondes stationnaires à l'intérieur de l'antenne (1).