Brevet FR2853163A1 — publié le 20041001

L'invention concerne un générateur de micro-ondes avec éclateur de court-circuit entre des électrodes d'éclateur disposées colinéairement. Le fonctionnement d'un générateur de ce type repose sur le fait 5 qu'une source de haute tension, par exemple une batterie de condensateurs chargée parallèlement suivant le principe du circuit de surtension de Marx puis couplée en série, est déchargée par un éclateur. Ce processus de décharge entraîne un flux de courant s'amorçant rapidement et oscillant fortement, et donc un rayonnement 1o à large bande correspondant d'un spectre de micro-ondes d'une densité d'énergie CLV que dans l'environnement proche de ce générateur de micro-ondes, les communications radio sont au moins perturbées et un circuit électronique en particulier côté entrée peut être perturbé ou même détruit. Par le document US 4,845,378 A par exemple on sait commuter des batteries de condensateurs, servant de source de haute tension, par des commutateurs à éclateur, afin de générer à cet endroit une impulsion électromagnétique pour simuler une impulsion réelle déclenchée de manière nucléaire. En revanche, pour introduire une 20 énergie de micro-ondes dans un conducteur creux, on sait, par le document US 3,748,528 A, faire pénétrer transversalement à l'intérieur du conducteur creux une électrode de contour bombé en forme de bouteille par son extrémité frontale convexe côté fond, afin de former un éclateur avec la zone de paroi qui lui fait face du conducteur creux. 25 L'extrémité frontale en revanche plate du col de bouteille pénètre, en tant qu'électrode d'un autre éclateur conçu comme formateur d'impulsions, dans une cavité remplie d'un gaz de protection. Sa contreélectrode également plane forme l'extrémité frontale du conducteur intérieur d'un agencement coaxial qui est monté sur le conducteur 30 creux, transversalement à son étendue longitudinale. Son conducteur intérieur est chargé, face à l'éclateur, au moyen d'un éclateur supplémentaire servant d'interrupteur, et par un formateur d'impulsions ainsi qu'une résistance série à partir d'une source de courant continu à haute tension, afin de faire réagir à la décharge d'abord l'éclateur formant les impulsions puis l'éclateur générant les micro-ondes. Selon le document US 4,760,311 A, le développement d'un front raide d'ondes de tension est influencé avec des faisceaux d'électrons. Le document DE 35 28 338 CI décrit une compression rapide du champ magnétique mis en oeuvre au moyen d'une matière explosive, pour 1o l'amplification du courant d'un champ magnétique à effet d'arme non létale. Une technique comparable est utilisée dans le document US 5,835, 545 A pour une source de rayonnement compacte et intensive. En raison de la possibilité d'une action sur les communications radio, l'effet d'un rayonnement intensif de micro-ondes est propagé en tant 15 qu'arme non létale contre des systèmes adverses de communication (cf. DER SPIEGEL, n07/ 1997, page 53 et suivantes, fin du 3ème alinéa de la colonne gauche de la page 54). Dans le cadre de la présente invention, il s'agit d'effets à large bande et haute énergie d'un éclateur qui, pour le rayonnement d'une 20 énergie de micro-ondes dans un espace libre, promet un meilleur rendement que par exemple l'utilisation d'un générateur magnétohydrodynamique fonctionnant par explosif. La présente invention se pose en particulier le problème technique d'indiquer un générateur de micro-ondes, désigné également par générateur HPMW, 25 qui puisse être utilisé de manière autonome en ce qui concerne son alimentation en énergie et qui puisse être manipulé sans problème du fait de ses dimensions, mais qui néanmoins et surtout puisse être utilisé de façon particulièrement universelle et efficace en ce qui concerne le spectre de rayonnement parasite, la portée et la densité 30 d'énergie. Ce but est atteint avec le générateur de micro-ondes du type précité en ce que l'éclateur est conçu comme un interrupteur de courtcircuit non déclenché avec une électrode pointue par rapport à une électrode en forme de capuchon sphérique, par lequel peut être 5 déchargé un accumulateur de charge qui comporte une électrode extérieure en forme de pot dont le fond est traversé par l'électrode pointue, et concentriquement à celle-ci une électrode intérieure bombée en forme de bouteille dont le fond est l'électrode en forme de capuchon sphérique et qui est raccordée, par son étranglement en forme de col de 1o bouteille, co-linéairement à un émetteur en forme de tronc de cône creux situé sensiblement à l'extérieur de l'électrode extérieure, plusieurs générateurs de micro-ondes de ce type étant disposés en un groupe et couplés électriquement et parallèlement les uns aux autres par leurs accumulateurs de charge. Selon ces caractéristiques, l'énergie provenant d'une batterie de condensateur est transférée dans plusieurs accumulateurs de charge de court-circuit à auto-déclenchement, ce qui fait que les champs de microondes déclenchés par les forts courants de court-circuit, des différents émetteurs, sont superposés pour obtenir une plus grande 20 densité d'énergie et donc une plus grande portée. Si cette superposition s'effectue de manière déphasée, il se produit un effet d'orientation correspondant du rayonnement. Si les émetteurs sont disposés devant une plaque de réflexion (de préférence plane, ou encore en forme de caisse plate), il se produit, par la distance libre entre la plaque et les 25 émetteurs, et les dimensions de la plaque, une sélection de la fréquence pour l'énergie de micro-ondes émise; en outre, le rayonnement est alors essentiellement limité à l'espace semi-infini situé devant la plaque, dans lequel les émetteurs sont disposés devant la plaque de réflexion, de sorte que des installations électroniques mises en oeuvre derrière la 30 plaque sont protégées tout à fait efficacement contre l'action directe des champs de micro-ondes produits sur l'autre côté. Étant donné donc que chaque émetteur du groupe est alimenté par son propre éclateur à auto-déclenchement, on supprime les appareils de commande et circuits, critiques sur le plan fonctionnel, nécessaires à un déclenchement externe par un parcours de 5 commutation supplémentaire ou par l'action laser d'éclateurs de courtcircuit. Le mode de réponse des éclateurs à auto-déclenchement peut être influencé par un ajustement de l'écartement des électrodes de ces éclateurs de court-circuit. Comme exposé plus en détail sur le plan de la construction dans notre demande de brevet DE 101 51 565.0, on 10 peut en outre modifier le volume de la cavité résonante qui détermine le spectre de fréquence du rayonnement de micro-ondes, afin d'optimiser le mélange de fréquences émis en ce qui concerne son centre de gravité spectral. Pour illustrer plus en détail l'invention, et les possibilités qu'elle 15 offre ainsi que d'autres avantages et variantes de la solution décrite précédemment, on décrira ci-après un exemple de réalisation préféré de l'invention reproduit de manière très schématique sur le dessin, en se limitant à l'essentiel, et pas tout à fait à l'échelle. La figure unique montre dans une vue de face de générateurs de micro-ondes en coupe 20 axiale, leur regroupement devant une plaque de réflexion. Le groupe d'émetteurs 10, esquissé à titre d'exemple, est constitué de plusieurs générateurs de micro-ondes 11. Ceux-ci comportent chacun coaxialement dans un boîtier 12 cylindrique creux, constitué en une matière électriquement isolante, un éclateur de 25 commutation 13 entre une électrode 14 en forme de capuchon sphérique creux (d'un diamètre d'un ordre de grandeur de celui du boîtier 12) et une électrode 15 en revanche pointue, disposée coaxialement à la première, axialement à l'extérieur. L'électrode convexe 14 constitue en quelque sorte le fond bombé d'une électrode 48 par 30 ailleurs également bombée en forme de bouteille à l'intérieur d'une électrode 45 en forme de pot l'entourant cylindriquement. L'étranglement 17 en forme de col de bouteille de l'électrode intérieure 48 se raccorde à la petite base d'un émetteur 18 en forme de tronc de cône creux à angle aigu qui, par suite de cette forme conique, agit en même temps comme convertisseur d'impédance pour le rayonnement s du mélange de hautes fréquences lorsque les deux électrodes 45/48 sont court- circuitées pour la décharge de l'accumulateur de charge 43 se trouvant entre elles. L'électrode 15 de l'éclateur 13 pour la décharge en court-circuit de l'accumulateur 43, laquelle est réalisée pointue contrairement à la 1o contre-électrode 14 bombée de grand volume, est fixée coaxialement au centre de cette contre-électrode 14, au centre du fond 41 de l'électrode 45 en forme de pot, qui entoure concentriquement l'électrode 48 en forme de bouteille avec la contre-électrode 14, et s'étend axialement jusque dans la zone de son étranglement 17. Cet agencement 45-48 15 forme donc l'accumulateur de charge 43 qui peut être relié par un commutateur 44, réalisé de préférence comme éclateur - à une batterie de condensateurs 33 chargée d'un circuit de surtension. Après reprise de sa charge, l'accumulateur 43 se décharge par suite d'un courtcircuit, à travers l'éclateur 13 à auto-déclenchement, dont le mode de 20 réponse est influencé, à l'exception des géométries réciproques des surfaces de ses électrodes 14-15, par leur écartement. Cet écartement peut être prédéfini de manière fixe par disposition des deux électrodes 14-15 avec la construction de l'accumulateur de charge 43; ou l'électrode 15 est réglable axialement par rapport à l'électrode 14 fixe 25 dans l'appareil, par exemple comme montré par un filetage fin à la manière d'une vis micrométrique qui peut être dévissée par exemple depuis le contact initial des électrodes 14-15 l'une contre l'autre à une distance donnée de manière définie. Celle-ci détermine alors le mode de réponse de l'éclateur 13 pour amorcer les courants de court-circuit 30 oscillant puissamment lors de la décharge de l'accumulateur 43, lesquels sont émis par l'émetteur 18 après adaptation de l'impédance dans l'émetteur 18 en forme de tronc de cône creux. Plusieurs de ces générateurs de micro-ondes 11 sont disposés en lignes et en colonnes en tant que groupe 10 d'émetteurs, avec leurs 5 accumulateurs de charge 43 couplés en parallèle. Par des consoles 46 ou 47 électriquement conductrices, leurs accumulateurs de charge, opérant ultérieurement un court-circuit, sont en même temps fixés mécaniquement, par exemple comme représenté, et couplés ensemble électriquement, ainsi que reliés à la batterie de condensateurs 33. 10 D'une part, les électrodes extérieures sont couplées en parallèle les unes aux autres par leurs fonds 41 et d'autre part, l'électrode intérieure 48 des accumulateurs 43, par leurs émetteurs 18. Si tous les éclateurs 13 s'amorcent en même temps, les générateurs de micro-ondes 11 émettent des spectres sensiblement de 15 phase identique qui se superposent dans la direction transversale au plan de montage des générateurs de micro-ondes 1i1 et se concentrent donc en augmentant la portée active. Si en revanche, seuls, par exemple, les générateurs de micro-ondes 11 superposés en forme de colonne, s'amorcent simultanément et les générateurs de micro-ondes 20 décalés dans les colonnes s'amorcent de manière temporisée, la superposition des spectres de micro-ondes partant des émetteurs 18 donne une caractéristique de superposition, pivotée à l'extérieur de la normale au plan de montage, du rayonnement des micro-ondes (comme ceci est connu par exemple pour le resserrement et le pivotement des 25 lobes d'émission ou de réception de systèmes radars groupés commandés en phase). Un déphasage contrôlé entre la réponse de certains des générateurs de micro-ondes 11 peut être réglé avant tout par le mode de réponse automatique, c'est-à-dire en particulier la longueur de 30 l'éclateur 13 et la géométrie de ses électrodes 14-15 pour la décharge de la capacité 43; mais aussi prédéfini sur le plan de la construction par la taille de la capacité 43 sur la base de l'écartement entre son électrode extérieure et son électrode intérieure 45-48 et les dimensions de leurs surfaces pouvant être projetées l'une sur l'autre. Une autre possibilité pour obtenir une caractéristique de superposition déterminée, qui 5 s'écarte de la perpendiculaire au plan de fixation des générateurs de micro-ondes 1 1, consiste en une alimentation déphasée des différents accumulateurs de charge 43 à partir de la batterie de condensateurs 33, par des inductances échelonnées. L'alimentation excentrée, représentée sur le dessin, de l'énergie électrique, à partir de la batterie 10 de condensateurs 33, dans les accumulateurs 43, depuis un point extérieur des consoles 46/47, provoque à elle seule, en raison du comportement inductif des liaisons électriques, par les consoles 46/47, une charge temporisée des accumulateurs 43 lorsqu'augmente leur distance par rapport à un point d'alimentation 49 latéral. On peut 15 obtenir un accroissement de cet effet de durée lors de la charge en série des accumulateurs 43, en prévoyant certaines consoles 46/47 électriquement isolées les unes des autres pour la fixation des différents générateurs de micro-ondes 11, entre lesquelles existent des couplages d'inductance assez élevée (et variable par exemple par la longueur des 20 bobines). Lorsque cet ensemble 10 de sources de micro-ondes de haute puissance 11 est disposé devant une plaque de réflexion 50 électriquement conductrice, plane ou, comme représentée, en forme de caisse plate (c'est-à-dire entourée par un bord étroit), le rayonnement de 25 l'énergie de microondes depuis les troncs de cône creux 18 s'effectue sans effet de durée sensiblement en direction de la normale côté équipement à la plaque 50, mais pas à travers la plaque de réflexion 50 également dans le sens opposé; des installations techniques à haute fréquence mises en oeuvre à cet endroit restent donc largement 30 épargnées par l'effet HPMW parasite ou même destructeur. La distance des différents émetteurs 18 par rapport à la plaque 50 influence le centre de gravité spectrale utile dans le spectre de micro-ondes émis dans chaque cas. Des distances différentes des différents émetteurs 18 disposés côte à côte par rapport à la plaque de réflexion 50 agissent également sur la superposition de leurs différents champs et donc sur 5 le rayonnement global utile en ce qui concerne la distribution spectrale, l'intensité et la direction. La superposition suivant l'invention des champs de micro-ondes d'un ensemble 10 de générateurs de micro-ondes 11, avec des éclateurs 13 à auto-amorçage pour la décharge d'accumulateurs 43 chargés à 1o haute tension, entraîne donc une augmentation de l'intensité de champ ainsi qu'une possibilité d'influencer le spectre de fréquences du champ de haute fréquence à haute énergie émis, ainsi que sa direction de rayonnement. REVENDICATIONS 1. Générateur de micro-ondes (11) avec éclateur de court-circuit (14) entre des électrodes d'éclateur (14-15) disposées co-linéairement, 5 caractérisé en ce que l'éclateur (13) est conçu comme un interrupteur de court-circuit non déclenché avec une électrode (15) pointue par rapport à une électrode (14) en forme de capuchon sphérique, par lequel peut être déchargé un accumulateur de charge (43) qui comporte une électrode extérieure (45) en forme de pot dont le fond (41) est traversé 10 par l'électrode (15) pointue, et concentriquement à celle-ci une électrode intérieure (45) bombée en forme de bouteille dont le fond est l'électrode (14) en forme de capuchon sphérique et qui est raccordée, par son étranglement (17) en forme de col de bouteille, co-linéairement à un émetteur (18) en forme de tronc de cône creux, situé sensiblement à 15 l'extérieur de l'électrode extérieure (45), plusieurs générateurs de microondes (11) de ce type étant disposés en un groupe (10) et couplés électriquement et parallèlement les uns aux autres par leurs accumulateurs de charge (43). 2. Générateur de micro-ondes selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que l'électrode intérieure (48) se raccorde, par un étranglement (17) en forme de col de bouteille à la plus petite base de l'émetteur (18) et pénètre jusqu'à l'intérieur de la zone de l'étranglement (17) entre l'électrode extérieure (45). 3. Générateur de micro-ondes selon l'une quelconque des 25 revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que différents éclateurs (13) sont réglés sur des modes de réponse différents les uns des autres. 4. Générateur de micro-ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les accumulateurs de charge (43) sont réglés sur des capacités différentes. 5. Générateur de micro-ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que certains des accumulateurs de charge (43) peuvent être rechargés à partir d'une batterie de condensateur (33) de manière temporisée par induction par rapport à d'autres. 6. Générateur de micro-ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les émetteurs (18) sont disposés à une distance dégagée, devant une plaque de réflexion (50) commune. 7. Générateur de micro-ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que certains émetteurs (18) sont disposés à des distances différentes devant la plaque de réflexion (50). 8. Générateur de micro-ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'électrode pointue (15) de 15 l'éclateur (13) peut être réglée par rapport à l'électrode bombée (14), à travers le fond (41) de l'électrode extérieure (45) en forme de pot. 9. Générateur de micro-ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les électrodes extérieures (45) sont fixées de par leur construction par leurs fonds (41) et les 20 électrodes intérieures (48) par les émetteurs (18), sur des consoles (respectivement 46 et 47), et sont couplées électriquement parallèlement les unes aux autres.