Brevet FR2803106A1 — publié le 20010629

CHARGE ANECHOIQUE D'ESSAI DE SOURCE DE RAYONNEMENT RADIOFREQUENCE ET DISPOSITIF D'ESSAI La présente invention concerne les charges anéchoïques destinées à l'essai, dans des conditions simulant l'utilisation réelle, des sources à radio fréquence pour satellites de télécommunication, notamment de forte puissance. La prise en compte de la puissance dissipée par de telles sources, généralement des tubes à ondes progressives, montées sur un satelli est essentielle pour le contrôle thermique du satellite. Les calculs à effet doivent être validés par des essais au sol, en caisson sous vide, @ pleine puissance et pendant un temps suffisant pour arriver à l'équilibre thermique. Etant donné que la puissance radioélectrique ne peut être dirigée vers l'espace, elle doit être absorbée par une charge anéchoïque placée en face de l'antenne ou de chaque antenne. Pour éviter une dégradation de la source, les charges doivent éviter un retour d'une fraction notable de l'énergie rayonnée vers la source ou le piégeage de puissance dans la chambre sous vide située entre la source et la charge. Les charges anéchoïques classiques répondent mal aux besoins, d'autant plus que les puissances émises atteignent souvent plusieurs kilowatts. Ces charges doivent être placées de façon précises par rapport à la source pour fonctionner correctement. Or les dilatations thermiques lors de l'essai risquent de rompre l'alignement. Les puissances admissibles sont limitées, ce qui interdit les tests de longue durée à pleine puissance ne permet pas d'arriver à l'équilibre thermique. Enfin ces charges un volume important, susceptible de perturber l'environnement thermique. La présente invention vise à fournir une charge répondant mi que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle est compacte, peu sensible aux désalignements et réalisable pour absorber des puissances élevées. Dans ce but, l'invention propose notamment une charge comprenant - un guide d'ondes à paroi dissipative épaisse, imitée par un cylindre extérieur en matériau conducteur de l'électricité par un cylindre interne en matériau transparent au rayonnement radiofréquence délimitant une cavité occupée par un liquide, et - un réflecteur placé à une extrémité du cylindre interne et de forme telle renvoie le rayonnement entrant par l'autre extrémité vers la paroi. réflecteur sera souvent constitué par une surface conductrice en forme de cône dont la pointe est dirigée vers l'autre extrémité ; mais d'autres formes renvoyant le rayonnement vers la paroi, par exemple ogivale, sont possibles. L'invention utilise ainsi l'absorption élevée du rayonnement radio fréquence, et notamment des micro-ondes, par le liquide, notamment par l'eau est avantageusement utilisée à la fois comme absorbant et comme liquide refroidissement. Lorsque la puissance à absorber est modérée, l'inertie thermique d'une masse d'eau emprisonnée et rayonnement thermique du cylindre externe peuvent suffire pour limi l'élévation de température. Plus souvent, et surtout lorsqu'une puissance thermique élevée est à absorber sous un volume faible, la cavité sera reliée à un circuit de refroidissement parcouru par le liquide ' base d'eau , généralement de l'eau pure. terme cylindre doit être interprété de façon large et comme n'étant limité à une surface de révolution à section circulaire. II suffit qu'il soit tubulaire. Une telle charge peut avoir un volume faible, ne perturbant pas les conditions thermiques de l'essai de façon sensible. Elle donne une bonne sécurité pour l'équipement en réduisant le taux d'ondes stationnaires et la puissance rétrodiffusée. La chambre de dissipation de puissance peut être fermée du point de vue électrique et protéger le personnel le satellite. L'invention propose également dispositif d'essai comportant une charge telle que définie plus haut et blindage souple reliant la seconde extrémité de la charge à la source placée à proximité, par exemple au bord d'un cornet constituant antenne dans le cas d'une source hyperfréquence. Le blindage souple est par exemple en élastomère chargé ou métallisé avec un métal bon conducteur, tel que l'argent ou l'aluminium. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit se réfère à la figure unique qui l'accompagne et qui est une vue de I charge en coupe suivant un plan passant par son axe. La charge anéchoïque représentée est notamment utilisable pour l'essai de sources montées sur un satell de télécommunication et dont la puissance peut être de quelques 4 kW continu par source. Elle comporte un guide d'ondes à cloison dissipative " isse muni à une extrémité d'un réflecteur 10 dont le rôle est de renvoyer le rayonnement qui pénètre par l'autre extrémité vers la cloison. Le guide se compose d'un cylindre interne 14 transparent au rayonnement radiofréquence, d'un cylindre externe 12 et de deux fonds 16 et 18 en matériau conducteur, par exemple à base de cuivre ou d'aluminium. Des tubulures 20 et 22 permettent de relier le volume compris entre les cylindres à un circuit de refroidissement parcouru par de l'eau et comprenant un échangeur 24 de refroidissement. Les dimensions de la chambre interne du guide sont adaptées à celles de la source, par exemple au diamètre de sortie d'une antenne cornet 26. Lors d'un essai le dispositif est avantageusement complété par un blindage souple 28 réduisant les fuites de rayonnement, pouvant être une ou plusieurs feuilles en élastomère chargé ou métallisé fixées au fond et s'appuyant sur la partie terminale du cornet. La charge reste découplée mécaniquement de la source. La puissance maximum admissible est ajustable en modifiant le débit d'eau et/ou la température d'entrée de l'eau, par action sur le circuit de refroidissement. Ces paramètres sont choisis de façon à ne pas dépasser une température maximale dans la charge. A titre d'exemple on peut indiquer qu'une charge destinée à l'essai d'une source à tube à ondes progressives de quelques kW et cornet dimensions habituelles, monté sur la plate forme d'un satellite présentait caractéristiques suivantes Diamètre 30 cm Longueur 50 cm. Le débit d'eau était de quelques litres par minute et la température d'entrée 20 C. Les performances en taux d'ondes stationnaires dépassai -20 dB. Le champ résiduel, mesuré dans un caisson à vide, était inférieur à 10 Vlm. La source présentait une faible sensibilité aux erreurs de positionnement, avec une tolérance de l'ordre du centimètre dans toutes les directions et de quelques degrés en pointage. REVENDICATIONS 1. Charge anéchoîque destinée à l'essai de source à radio fréquence, comprenant - un guide d'ondes à paroi dissipative épaisse, délimitée par un cylindre extérieur (12) matériau conducteur de l'électricité et par un cylindre interne (14) matériau transparent au rayonnement radio fréquence délimitant entre eux une cavité tubulaire occupée par un liquide, et - un réflecteur (10) placé à une extrémité du cylindre interne et de forme telle qu'il renvoie rayonnement entrant par l'autre extrémité vers la paroi. 2. Charge selon I revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur (10) de la charge est constitué par une surface conductrice de forme telle qu'elle renvoie l'énergie entrante vers le cylindre interne. 3. Charge selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cylindre externe est en métal et le cylindre interne en matériau transparent au rayonnement radiofrequence, tel qu'un matériau synthétique ou un matériau vitreux tel que silice. 4. Charge selon revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que la cavité est reliée à un circuit de refroidissement parcouru par le liquide. 5. Charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le liquide est de l'eau. 6. Dispositif d'essai comportant une charge suivant l'une quelconque des revendications 1 à comprenant de plus un blindage souple reliant la seconde extrémité de charge à la source placée à proximité. 7. Dispositif d'essai selon la revendication 6, caractérisé en ce que la charge est découplée mécaniquement de la source. 8. Dispositif d'essai selon la revendication 6 ou 7, dont le blindage souple est fixé au bord d'un cornet constituant antenne. 9. Dispositif d'essai selon la revendication 6, 7 ou 8, dont le blindage souple est en élastomère chargé en métal ou métallisé.