Brevet FR2732508A1 — publié le 19961004

La présente invention concerne un commutateur pour signaux hyperfréquences. On connait déjà de tels commutateurs qui comprennent, à l'intérieur d'une cavité métallique, deux plots électriquement conducteurs, comportant chacun une face de contact, et une pièce électriquement conductrice mobile entre une position de fermeture dans laquelle elle prend appui sur les faces de contact des plots et relie ces derniers électriquement et une position d'ouverture dans laquelle elle se trouve en retrait desdites faces de contact. Ces commutateurs sont utilisés pour constituer des relais électriques pour des signaux hyperfréquences, pour lesquels ils assurent convenablement leur fonction de fermeture et d'ouverture du circuit hyperfréquence, même dans des conditions de fonctionnement difficiles, par exemple dans un environnement pollué par des impuretés. En effet, même en cas de mauvais contact électrique entre la pièce électriquement conductrice et les faces de contact des plots, le signal hyperfréquence se transmet, au moins par couplage capacitif, entre les faces de contact des plots et la pièce électriquement conductrice. En revanche, pour de basses fréquences, voire pour des courants continus, un contact électrique de qualité est nécessaire pour réaliser une bonne liaison électrique entre les plots et la pièce électriquement conductrice. Or, ces commutateurs sont souvent utilisés pour véhiculer non seulement des signaux hyperfréquences, mais également des courants continus, par exemple des courants de polarisation, ou des courants alternatifs de moyenne ou basse fréquence, par exemple des courants d'alimentation. Dans ces circonstances, le commutateur fonctionne de façon satisfaisante, quelles que soient ses conditions d'utilisation, pour ce qui est des signaux hyperfréquences, mais des défauts de fonctionnement peuvent apparaître en ce qui concerne les courants de moyenne ou basse fréquence, ou les courants continus. Ce dysfonctionnement occasionnel du commutateur est d'autant plus gênant qu'il n'est pas reproductible. Il est donc difficile de déterminer précisément quelles seraient les conditions à respecter pour garantir un fonctionnement fiable du commutateur, pour une large plage de fréquences du courant transmis. La présente invention vise à fournir un commutateur pour des signaux hyperfréquences qui résout les problèmes mentionnés ci-dessus et présente notamment une très grande fiabilité, quelles que soient les conditions de fonctionnement auxquelles il est soumis. La présente invention a pour objet un commutateur pour signaux hyperfréquences comprenant à l'intérieur d'une cavité métallique,une pièce électriquement conductrice et deux plots électriquement conducteurs comportant chacun une face de contact avec une surface en regard de ladite pièce, ladite pièce électriquement conductrice étant mobile entre une position de fermeture dans laquelle elle prend appui sur les faces de contact des deux plots et les relie électriquement et une position d'ouverture dans laquelle elle se trouve en retrait desdites faces de contact, caractérisé par le fait que lune au moins des faces de contact et/ou la surface de ladite pièce électriquement conductrice sont munies de protubérances comportant, selon au moins un plan de coupe perpendiculaire à la face de contact, une section de forme aiguë, ayant un angle au sommet inférieur à 110' et un rayon de courbure inférieur à 0,05 mm. Le dispositif selon l'invention permet, en diminuant la surface d'appui entre la pièce électriquement conductrice et les faces de contact des plots, d'augmenter la pression de contact. Ainsi, lorsque la pièce électriquement conductrice arrive au contact des faces de contact des plots, l'arête vive des protubérances brise d'éventuels films d'impuretés qui se seraient déposés sur la pièce électriquement conductrice ou au sommet des protubérances. L'action néfaste d'impuretés dans l'environnement du commutateur peut donc être évitée. De même, lorsque le commutateur est soumis à de fortes variations de température, il se produit des cycles de vaporisation, condensation et solidification de l'eau présente dans l'air ambiant, ce qui engendre la formation de pellicules de givre sur les faces de contact des plots et sur la pièce électriquement conductrice. L'action mécanique des protubérances permet, là encore, de briser le film de givre et assure un bon contact électrique entre les plots et la pièce électriquement conductrice. Conformément à l'invention, les gorges qui séparent deux protubérances adjacentes de la face de contact des plots permettent d'évacuer les impuretés brisées par les sommets des protubérances. Un autre avantage procuré par la présence de protubérances sur les faces de contact des plots provient du fait que lesdites protubérances sont autant de zones de contact entre les plots et la pièce électriquement conductrice, ce qui permet de limiter les risques de faux contacts. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les protubérances s'étendent selon des lignes parallèles de section constante. Selon une première variante, ces lignes sont rectilignes. Selon une seconde variante, ces lignes sont circulaires et concentriques. Selon une troisième variante, ces lignes sont en spirale. Dans ces seconde et troisième variantes, la face de contact des plots peut comporter une couronne périphérique sur laquelle s'étendent les lignes circulaires ou en spirale tandis qu'un évidement est ménagé dans la partie centrale délimitée par ladite couronne de la face de contact du plot. L'invention s'applique aussi bien à des commutateurs dans lesquels la face de contact des plots est munie de protubérances, tandis que la surface de la pièce électriquement conductrice en regard des faces de contact des plots est lisse ou munie de protubérances présentant les caractéristiques géométriques définies ci-dessus, qu'à des commutateurs dans lesquels la face de contact des plots est lisse tandis que la surface de la pièce électriquement conductrice en regard des faces de contact des plots est munie desdites protubérances. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant des modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure l est une vue en coupe d'un commutateur selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un plot du commutateur de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue rapprochée des protubérances du plot de la figure 3, - la figure 5 est une vue de détail de la partie 5 de la figure 4, - les figures 6 à 9 sont des vues de dessus de plots comportant des protubérances de différents types, et - la figure 10 est une vue en perspective d'une pièce électriquement conductrice d'un commutateur selon la figure 1. Le commutateur de la figure 1 comporte, à l'intérieur d'un boitier 1 électriquement conducteur et relié à la masse, deux plots 2 électriquement conducteurs, reliés chacun à une borne d'un circuit électrique, et une pièce allongée 3 électriquement conductrice, se présentant ici sous la forme d'une lame métallique portée par un piston 4, axialement mobile comme indiqué par la double flèche. Du fait des déplacements du piston 4, la lame métallique 3 est susceptible de prendre une position de fermeture, représentée sur le dessin, dans laquelle elle prend appui sur les faces d'extrémité 5 des plots 2, appelées faces de contact au sens de l'invention, et une position d'ouverture dans laquelle elle se situe en retrait des plots 2, en prenant appui de préférence contre la paroi du boitier 1 de manière à ne pas pouvoir jouer le rôle d'une antenne qui transmettrait des signaux électriques d'un plot à l'autre par radiation. Les plots 2 du commutateur de la figure 1 sont circulaires et présentent des protubérances 6 sur leur face supérieure 5 comme visible sur la figure 2. Ces protubérances 6 sont réparties sur une couronne périphérique 7 de la face de contact 5 du plot, un évidement 8 étant ménagé à l'intérieur de cette couronne 7 dans la partie centrale de la face de contact du plot. Dans l'exemple représenté sur les figures 2 et 3, les protubérances 6 s'étendent selon des lignes de section constante, ces lignes étant circulaires et concentriques. Conformément à l'invention, les protubérances 6 présentent, selon un plan de coupe axial du plot, une section aiguë clairement visible sur la figure 4. Sur la vue de détail de la figure 5, on a reporté le rayon de courbure (r) et l'angle d'ouverture 8 au sommet de chaque protubérance. Dans l'exemple illustré, le rayon de courbure r est égal à 0,01 mm et l'angle au sommet est égal à 75'. D'autres variantes de protubérances sont représentées aux figures 6 à 9. Sur la figure o, les lignes de protubérance s'étendent radialement par rapport au plot. Sur la figure 7, elles s'étendent parallèlement entre elles suivant une direction constante. Sur la figure 8, les protubérances résultent d'un croisement de lignes saillantes circulaires et concentriques et de lignes brisées radiales. Sur la figure 9, les protubérances résultent d'un croisement de lignes saillantes rectilignes s'étendant suivant deux directions constantes perpendiculaires entre elles. Conformement à l'invention, les protubérances 6, qui ont été décrites sur~la face de contact 5 de chaque plot, peuvent également être prévues sur la surface 9 de la pièce électriquement conductrice 3 en regard des faces de contact 5 des plots, comme représenté sur la figure 10 où l'on voit que l'extrémité de la pièce de contact 3 est de forme triangulaire. La géométrie des protubérances 6 doit alors présenter les mêmes caractéristiques géométriques que celles définies ci-dessus pour les protubérances prévues sur la face de contact des plots. Dans cette variante, la face de contact des plots peut être lisse ou comporter également des protubérances. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de 1' invention. REVE ND I CAT I ON S 1 - Commutateur pour signaux hyperfréquences comprenant, à l'intérieur d'une cavité métallique, une pièce électriquement conductrice, et deux plots électriquement conducteurs, comportant chacun une face de contact avec une surface en regard de ladite pièce, ladite pièce électriquement conductrice étant mobile entre une position de fermeture dans laquelle elle prend appui sur les faces de contact des deux plots et les relie électrquement et une position d'ouverture dans laquelle elle se trouve en retrait desdites faces de contact, caractérisé par le fait que l'une au moins des faces de contact (5) et/ou la surface (9) de ladite pièce électriquement conductrice (3) sont munies de protubérances (6) comportant, selon au moins un plan de coupe perpendiculaire à la face de contact, une section de forme aiguë, ayant un angle au sommet ( 5, inférieur à 110 et un rayon de courbure (r) inférieur à 0,05 mm. 2 - Commutateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les protubérances (6) s'étendent selon des lignes parallèles de section constante. 3 - Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lignes sont rectilignes. 4 - Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lignes sont circulaires et concentriques. 5 - Commutateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lignes sont en spirale.