Brevet FR2687852A1 — publié le 19930827

Dispositif de connexion entre une antenne et un boîtier de microélectroniaue. L'invention concerne un nouveau mode de connexion entre une antenne et un boîtier de microélectronique. On sait que les boîtiers électroniques hyperfréquence sont classiquement munis de connecteurs et reliés par un ou des câbles coaxiaux, ou, dans le cas de puissances élevées par des guides d'onde Pour les applications embarquées à bord d'avions, l'encombrement global d'un tel équipement regroupant plusieurs boîtiers est souvent critique C'est tout particulièrement le cas pour la connexion d'une antenne avec le boîtier hyperfréquence, qui la pilote. La présente invention vient proposer une solution au problème consistant à minimiser cet encombrement. Le dispositif électronique proposé est du type comprenant un boîtier d'antenne, muni d'un circuit sur lequel est gravé une antenne et d'un circuit balun pour l'alimentation de cette antenne, relié à un boîtier microélectronique muni d'une connexion étanche constituée par une perle de verre scellée, traversée par au moins un fil conducteur. Selon l'invention, le circuit balun comprend au moins deux pistes différentes, de part et d'autre d'un substrat diélectrique; et il est prévu au moins un contact électrique immédiat entre le fil conducteur du boîtier et l'une des pistes du circuit balun, en même temps qu'une fixation mécanique directe, en particulier par vis, entre le boîtier d'antenne et le boîtier microélectronique, accompagnée d'un conducteur, de préférence une équerre, de report de masse, qui est d'une part relié à l'autre piste du balun, d'autre part en contact avec le boîtier microélectronique. Dans un mode de réalisation, le contact immédiat entre le fil du boîtier et le balun de l'antenne est réalisé par soudure. Dans un autre mode de réalisation, le contact immédiat entre le fil du boîtier et le balun de l'antenne utilise une pince, soudée sur le balun, et destinée à recevoir le fil conducteur du boîtier microélectronique. Pour certaines applications, la perle de verre du boîtier est traversée par plusieurs fils conducteurs, chaque fil étant reçu dans une pince correspondante soudée directement sur le balun. Les pinces peuvent être toutes situées du même côté du balun, ou au contraire réparties des deux côtés du balun. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une représentation schématique d'un système de connexion classique entre deux boîtiers, la figure 2 illustre une connexion antenne-boîtier hyperfré- quence, sans câble de liaison, la figure 3 représente un mode de fixation, selon l'art antérieur d'un connecteur avec une antenne spirale alimentée par un balun, la figure 4 représente le balun imprimé progressif large bande du type MINERVA, la figure 5 représente un système de fixation, selon l'art antérieur, d'un connecteur avec un boîtier microélectronique, la figure 6 représente un système de fixation antenne boîtier électronique selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 7 présente un second mode de réalisation de l'inven- tion, la figure 8 illustre l'emploi de connecteurs de test après avoir démonté l'antenne et le boîtier fixés selon l'un des deux modes de réalisation de l'invention, la figure 9 représente un troisième mode de réalisation, avec deux câbles issus du boîtier électronique situés du même côté par rapport au balun, et la figure 10 représente le cas de deux câbles situés de part et d'autre du balun. La figure 1 représente schématiquement un mode de connexion classique entre boîtiers Bl, B 2 dans lesquels sont implantés des fonctions électroniques: un ou des câbles coaxiaux L assurent la transmission des signaux hyperfréquence Des connecteurs Cl, C 2 assurent les possibilités de montage et de démontage de l'ensemble de ces éléments Dans le cas de puissances élevées, des guides d'onde peuvent efficacement remplacer les câbles. Dans certains domaines d'utilisation, notamment dans les systèmes électroniques embarqués à bord d'avions, l'encombrement global d'un équipement regroupant plusieurs boîtiers est critique et on recherche à minimiser la distance séparant deux boîtiers adjacents. Dans le cas de la connexion d'une antenne avec un boîtier hyperfréquence, un gain de place est déjà obtenu en supprimant le câble de liaison et la moitié des connecteurs (Fig 2). Les figures 3 à 5 illustrent l'application à un boîtier d'anten- ne, avec son balun, connecté à un boîtier électronique dont la fonction est par exemple l'amplification, le mélange, le filtrage ou la détection du signal. L'antenne (fig 3) est constituée d'un boîtier ou "corps d'antenne" 1, délimitant une cavité 10, par exemple à symétrie cylindrique de révolution A une extrémité ouverte de ce boîtier est fixé un circuit 2, par exemple en verre-téflon, et sur lequel est gravée l'antenne, par exemple sous la forme d'une spirale deux brins Celle-ci est alimentée via des fils de connexion 28,29 par un balun 3 imprimé progressif large bande du type MINERVA, qui sera décrit maintenant en référence à la Figure 4. Le balun est monté sur un substrat 30 en verre-téflon Il comprend au dessus (côté A) une piste métallisée axiale 31 à faible élargissement vers la droite, et au dessous (côté B) une piste métallisée axiale 32 à fort élargissement vers la droite (coupes des figures 4 A, 4 B et 4 C). A l'extrémité de droite du boîtier, on fixe classiquement (vis 4) un élément de connecteur 5 L'âme 51 du connecteur est soudée au balun côté piste étroite 31; sa piste large 32 est soudée à une équerre 6 de report de la masse électrique (hyperfréquence), solidaire du connecteur 5. Le boîtier microélectronique (Figure 5) est par exemple en aluminium ou KOVAR Sa paroi correspondante (de gauche) comprend une ou des connexions étanches scellées, sous la forme de perles de verre 7 traversées par des fils conducteurs 8 Un connecteur à embase 5 ' par exemple du type SMA, vient se fixer par pincement sur le fil conducteur 8 La liaison mécanique connecteur-boîtier est réalisée par des vis de fixation 9. Selon la présente invention, il est proposé, pour résoudre le problème posé par l'encombrement des deux boîtiers réunis par les connecteurs 5 et 5 ', de s'affranchir de ces derniers, et de fixer directement le boîtier sur le corps de l'antenne. Ceci est illustré sur la figure 6 o l'on voit: une fixation mécanique du boîtier sur le corps de l'antenne, vis 10 par exemple, un contact électrique direct entre le conducteur 8 et la piste étroite 31 du balun 3. Selon le premier mode de réalisation (Figure 6), le contact entre la piste étroite 31 du balun 3 et le conducteur central 8 de la perle de verre est réalisé par soudage L'équerre de masse, fixée entre les boîtiers Bl et B 2, est soudée à la piste large 32 du balun 3 Bien que contrevenant aux techniques habituelles, il s'est avéré que ce dispositif fonctionne de façon satisfaisante. Néanmoins, cette disposition n'est guère démontable, alors que la possibilité de démontage est souvent requise à l'occasion de tests radioélectriques ou d'opérations d'ajustement de l'antenne. Un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustré sur la figure 7 Une pince 11 est soudée sur la piste étroite 31 du balun et permet de fixer, de façon amovible, par pincement, le conducteur 8 associé au boîtier microélectronique L'équerre de masse, fixée au boîtier Bl, est soudée à la piste large 32 du balun 3. Les tests peuvent alors être aisément réalisés puisque l'ensemble est immédiatement démontable Ces tests sont avantageusement réalisés à l'aide de connecteurs de test CT 1,CT 2, montés de façon temporaire sur l'antenne et/ou sur le boîtier lors de tels essais (Fig 8). Les figures 9 et 10 proposent des variantes de la présente invention, dans le cas o plusieurs conducteurs traversent la perle de verre. Sur la figure 9, le balun est multiple, avec des pistes étroites 31 a et 31 B, respectivement en regard des pistes larges 32 A et 32 B. Il y a alors autant de pinces 11 A, 11 B que de conducteurs et/ou de pistes étroites, dans des positions correspondantes, ici du même côté du balun L'équerre de masse 6 peut être commune aux deux pistes larges. En variante, il n'est pas prévu d'équerre de masse (ou autre conducteur de report de masse), et toutes les liaisons nécessai- res sont réalisées à l'aide de pinces. La Figure 10 concerne le cas o une équerre de masse ne convient pas, car des pistes actives (non connectables à la masse) existent des deux côtés du balun On prévoit alors des pinces l 1 C,11 D des deux côtés Cette disposition peut également être utilisée avec une équerre de masse, dans des cas particuliers. En outre, l'invention peut être mise en oeuvre de façon que le boîtier d'antenne et le boîtier microélectronique ne forment qu'une seule et même pièce mécanique. Revendications 1 Dispositif électronique, comprenant un boîtier d' antenne ( 1), muni d'un circuit ( 2) sur lequel est gravé une antenne et d'un circuit balun ( 3) pour l'alimentation de cette antenne, relié à un boîtier microélectronique muni d'une connexion étanche constituée par une perle de verre ( 7) scellée, traversée par au moins un fil conducteur ( 8), caractérisé par le fait que, le circuit balun comprenant au moins deux pistes différentes, de part et d'autre d'un substrat diélectrique, il est prévu au moins un contact électrique immédiat entre le fil conducteur du boîtier ( 8) et l'une des pistes du circuit balun, en même temps qu'une fixation mécanique directe entre le boîtier d'antenne et le boîtier microélectronique, accompagnée d'un conducteur ( 6) de report de masse, qui est d'une part relié à l'autre piste du balun, d'autre part en contact avec le boîtier microélectronique. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur de report de masse est une équerre de report de masse ( 6). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le contact immédiat entre le fil du boîtier et le balun de l'antenne est réalisé par soudure. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le contact immédiat entre le fil du boîtier et le balun de l'antenne utilise une pince ( 11), soudée sur le balun, et destinée à recevoir le fil conducteur du boîtier microélectroni- que. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la perle de verre du boîtier est traversée par plusieurs fils conducteurs, chaque fil étant reçu dans une pince correspondante soudée directement sur le balun. 6 Dispositif de connexion selon la revendication 5, caractérisé en ce que toutes les pinces sont situées du même côté du balun. 7 Dispositif de connexion selon la revendication 5 caractérisé en ce que les pinces sont réparties des deux côtés du balun. 8 Dispositif de connexion selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que toutes les liaisons sont réalisées par des pinces. 9 Dispositif de connexion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier d'antenne et le boîtier microélectronique ne forment qu'une seule et même pièce mécanique. Dispositif de connexion selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite fixation ( 10) est constituée par des vis.