Brevet FR3111743A1 — publié le 20211224

L’invention concerne un dispositif à guide d’ondes flexible (10), du type soufflet, pour guider un signal radiofréquence à une fréquence déterminée. Le dispositif (10) comporte : une âme (12) comprenant des parois latérales externe (14a) et interne (14b), les surfaces interne (14b) délimitant un canal (16) de guide d’ondes ; deux brides de fixations (18a, 18b) connectées aux extrémités respectives de l’âme (12), et au moins une portion ondulée flexible (20). La portion ondulée flexible (20) est formée sur une partie des parois latérales externe (14a) de l’âme (12). L’invention concerne également un procédé de fabrication du dispositif à guide d’ondes flexible. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1. Dispositif à guide d’ondes flexible et procédé de fabrication d’un tel dispositif La présente invention concerne un dispositif à guide d’ondes et plus particulièrement un dispositif à guide d’ondes flexible capable d’adapter sa longueur et l’orientation de ses extrémités en fonction des circonstances afin de faciliter son assemblage. Le dispositif à guide d’ondes flexible selon l’invention a par ailleurs l’avantage d’absorber des vibrations ou des chocs. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel dispositif. Etat de la technique Les signaux radiofréquence (RF) peuvent se propager soit dans un espace libre, soit dans des dispositifs à guide d’ondes. Ces dispositifs à guide d’ondes sont utilisés pour canaliser les signaux RF ou pour les manipuler dans le domaine spatial ou fréquentiel. La présente invention concerne en particulier les dispositifs RF passifs qui permettent de propager et de manipuler des signaux radiofréquence sans utiliser de composants électroniques actifs. Les guides d’onde passifs peuvent être répartis en trois catégories distinctes : Les dispositifs basés sur le guidage d’ondes à l’intérieur de canaux métalliques creux, couramment appelés guides d’ondes. Les dispositifs basés sur le guidage d’ondes à l’intérieur de substrats diélectriques. Les dispositifs basés sur le guidage d’ondes au moyen d’ondes de surface sur des substrats métalliques tels que des circuits imprimés PCB pour « Printed Circuit Boards » selon une terminologie anglo-saxonne, des microstrips, etc. La présente invention concerne en particulier la première catégorie ci-dessus, collectivement désignée par la suite comme guides d’ondes. Des exemples de tels dispositifs incluent des guides d’ondes en tant que tels, des filtres, des antennes, des convertisseurs de mode, etc. Ils peuvent être utilisés pour le routage de signal, le filtrage fréquentiel, la séparation ou recombinaison de signaux, l’émission ou la réception de signaux dans ou depuis l’espace libre, etc. Les guide d’ondes sont généralement fabriqués en matériau conducteur, par exemple en métal, par extrusion ou pliage. La réalisation de guides d’ondes avec des sections complexes par les méthodes de fabrication conventionnels est difficile et coûteuse. Des travaux récents ont cependant démontré la possibilité de réaliser des composants guide d’ondes à l’aide de méthodes de fabrication additive, par exemple par impression 3D. On connait en particulier la fabrication additive de guides d’ondes formés dans des matériaux conducteurs. On connait également des guides d’ondes flexibles réalisés par fabrication additive. A titre d’exemple, WO18029455 divulgue un ensemble de guide d'ondes pour un réseau de signaux radiofréquence, RF, comprenant une pluralité de guides d'ondes, dans lequel au moins deux de la pluralité de guides d'ondes sont formés intégralement les uns avec les autres. Au moins un de la pluralité de guides d'ondes peut être flexible, ce qui peut améliorer les charges d'interface et permettre un ajustement des plans d'interface pour faciliter le montage. GB1078575 divulgue un procédé conventionnel de fabrication de guides d'ondes flexibles du type "soufflet". Un mandrin ayant la même forme que l'intérieur d'un guide d'ondes flexible est réalisé. Une couche de cuivre ou d'alliage de cuivre est ensuite appliquée par électroformage sur le mandrin de sorte à obtenir l'épaisseur nécessaire sur la surface du mandrin. Une bride est ensuite soudée à chaque extrémité de la couche appliquée. Enfin, un film protecteur en caoutchouc par moulage est appliqué sur la surface de la couche électroformée entre les deux brides, puis le mandrin est retiré. Le guides d’ondes décrit dans GB1078575 présente notamment l’inconvénient d’être difficile à concevoir, ce qui a un impact non-négligeable sur le coût de revient de ce type de guide d’ondes. Un but de la présente invention est par conséquent de proposer un procédé de fabrication d’un dispositif à guide d’ondes flexible exempt des limitations de l’art antérieur. En particulier, un but de la présente invention est de proposer un dispositif à guide d’ondes flexible facile à concevoir par un procédé de fabrication amélioré. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif à guide d’ondes flexible à coûts réduits. Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d’un procédé de fabrication d’un dispositif à guide d’ondes flexible, du type soufflet, comportant une âme traversée de part en part par un canal pour guider un signal radiofréquence à une plage de fréquences déterminée. Le procédé de fabrication comporte les étapes suivantes : - réaliser par fabrication additive un mandrin dont l’enveloppe externe comporte une portion ondulée flexible comprenant une pluralité de nervures circonférentielles adjacentes, - déposer une couche métallique sur l’enveloppe externe du mandrin par électroformage pour former l’âme du dispositif, et - retirer le mandrin de la couche métallique électroformée afin de définir le canal. Selon une forme d’exécution, la couche métallique électroformée possède une épaisseur homogène se situant entre 0,05 mm et 5 mm et de préférence entre 0,1 mm et 0,5 mm. Selon une forme d’exécution, le mandrin est fabriqué de sorte à obtenir un mandrin de forme évidée. Selon une forme d’exécution, le mandrin est éliminé par dissolution au moyen d’une solution dissolvante. Selon une forme d’exécution, le mandrin et la couche métallique formée sur l’enveloppe externe du mandrin sont plongés dans un bain dissolvant. Selon une forme d’exécution, deux brides de fixation sont fixées aux extrémités respectives de l’âme, de préférence par brasage. Selon une forme d’exécution, deux brides de fixation sont intégrées à la géométrie du mandrin de sorte que lesdites brides de fixation fassent corps avec les extrémités respectives de l’âme. Selon une forme d’exécution, des inserts ou autres éléments de fixation sont assemblés sur le mandrin, puis encapsuler dans la couche métallique lorsque celle-ci est électroformée sur l’enveloppe externe du mandrin pour former l’âme du dispositif. Un autre aspect de l’invention porte sur un dispositif à guide d’ondes flexible, du type soufflet, pour guider un signal radiofréquence à une plage de fréquences déterminée. Le dispositif comprend : - une âme comprenant des parois latérales externe et interne, les parois internes délimitant un canal de guide d’ondes, - deux brides de fixation connectées aux extrémités respectives de l’âme ou faisant corps avec lesdites extrémités respectives, et - au moins une portion ondulée flexible. La portion ondulée flexible est formée sur une partie des parois latérales externe de l’âme. Selon une forme d’exécution, la portion ondulée flexible est centrée ou non par rapport aux deux brides de fixation. Selon une forme d’exécution, ladite au moins une portion ondulée flexible comporte une pluralité de nervures circonférentielles adjacentes. Selon une forme d’exécution, la distance entre chaque nervure adjacente peut varier entre 0,1 mm et 5,0 mm et de préférence entre 0,5 mm et 2,0 mm lorsque que le dispositif passe d’une configuration comprimée à une configuration déployée. Selon une forme d’exécution, plusieurs portions ondulées flexibles distinctes sont formées sur plusieurs parties respectives des parois latérales externe de l’âme. Selon une forme d’exécution, trois portions ondulées flexibles sont formées sur la partie des parois latérales externe de l’âme. Deux des trois portions ondulées flexibles sont respectivement adjacentes aux première et seconde brides de fixation alors que l’une des trois portions ondulées flexibles est centrée ou non par rapport aux dites brides de fixation. Selon une forme d’exécution, la section transversale de l’âme le long du canal est circulaire, elliptique, ovale, hexagonale, carrée ou rectangulaire. Selon une forme d’exécution, la section transversale de l’âme est non-constante le long du canal. Selon une forme d’exécution, les deux brides de fixation comportent chacune un renfort afin d’augmenter la rigidité de celles-ci. Selon une forme d’exécution, les parois latérales externe de l’âme représentent une partie électroformée. Des inserts ou autres éléments de fixation sont encapsulés dans la partie électroformée. Brève description des figures Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre une vue en perspective d’un dispositif à guide d’ondes flexible, du type soufflet, dans une configuration pliée, selon une forme d’exécution de l’invention, la figure 2 illustre une vue d’un côté du dispositif à guide d’onde selon la figure 1 selon une seconde position dans laquelle le dispositif est agencé selon un axe longitudinal lorsque le soufflet est dans une configuration déployée, la figure 3 illustre une vue similaire à la figure 2 lorsque le soufflet est dans une configuration comprimée, la figure 4 illustre une vue similaire à la figure 2 lorsque le soufflet est dans une configuration pliée, la figure 5 illustre une vue de côté d’un mandrin utilisé pour la fabrication du dispositif à guide d’ondes flexible selon les figures 1 à 4, la figure 6 illustre une coupe axial d’un mandrin avec une couche métallique formée par électrodéposition, et la figure 7 illustre une vue similaire à la figure 6 après que le mandrin ait été éliminé par dissolution avec deux brides destinées à être fixées aux deux extrémités du dispositif à guide d’ondes flexible. Exemple(s) de mode de réalisation de l’invention Le dispositif à guide d’ondes flexible 10, du type soufflet, illustré par les figures 1 à 4 comprend une âme 12 comportant des parois latérales externes 14a et internes 14b (figure 6). Les parois internes 14b délimitent un canal 16 de guide d’ondes . Deux brides de fixation 18a, 18b sont connectées aux extrémités respectives de l’âme 12. L’une ou les deux brides de fixation 18a, 18b peuvent comporter un renfort ( non illustré) de sorte à augmenter la rigidité de celles-ci. Une portion ondulée flexible 20, du type soufflet, est formée sur les parois latérales externes 14a de l’âme 12. La portion ondulée flexible 20 du dispositif à guide d’ondes 10 est centrée par rapport aux deux brides de fixation 18a, 18b et comporte une pluralité de nervures 22 adjacentes. Ces nervures 22 s’étendent le long du pourtour de l’âme 12 selon une trajectoire sensiblement rectangulaire. La trajectoire des nervures peut cependant varier en fonction de la géométrie de l’âme 12. Les nervures 22 peuvent par exemple suivre une trajectoire circulaire. La distance entre chaque nervure adjacente peut varier entre 0,1 mm et 5,0 mm et de préférence entre 0,5 mm et 2,0 mm lorsque le dispositif passe d’une configuration comprimée à une configuration déployée. Le dispositif à guide d’ondes 10, illustré notamment par la figure 1, est réalisé à partir d’un mandrin 30, illustré à la figure 5, qui définit l’enveloppe externe du dispositif 10. Le mandrin 30 est réalisé par fabrication additive. Dans la présente demande, l’expression « fabrication additive » désigne tout procédé de fabrication du mandrin 30 par ajout de matière, selon les données informatiques stockée sur le support informatique et définissant la forme géométrique du mandrin. Outre la stéréolithographie, l’expression désigne aussi d’autres méthodes de fabrication par durcissement ou coagulation de liquide ou de poudre notamment, y compris sans limitation des méthodes basées sur les jets d’encre (tel que le jet liant ou « binder jetting » selon une terminologie anglo-saxonne), DED (dépôt sous énergie concentrée ou « Directed Energy Deposition » selon une terminologie anglo-saxonne), EBFF (fabrication de formes libres par faisceau d'électrons ou « Electron Beam Freeform Fabrication » selon une terminologie anglo-saxonne), FDM (dépôt de fil fondu ou « Fused Deposition Modeling » selon une terminologie anglo-saxonne) PFF (fabrication de forme libres en plastique ou « Plastic Free Forming » selon une terminologie anglo-saxonne), par aérosols, BPM (Fabrication par tire de particules ou « Ballistic Particle Manufaturing » selon une terminologie anglo-saxonne), SLM (Fusion sélective par laser ou « Selective Laser Melting » selon une terminologie anglo-saxonne), SLS (Frittage sélectif par laser ou « Selective Laser Sintering » selon une terminologie anglo-saxonne), ALM (Fabrication par couches additives ou « Additive Layer Manufacturing » selon une terminologie anglo-saxonne), polyjet, EBM (fusion par faisceau d'électrons ou « Electron Beam Melting » selon une terminologie anglo-saxonne), photopolymérisation, etc. Le mandrin 30 est de préférence fabriqué de sorte à obtenir un mandrin évidé avec une épaisseur de parois minimale déterminée de sorte que le mandrin 30 possède une résistance mécanique suffisante pour l’étape d’électrodéposition tout en ayant l’avantage de pouvoir être dissout rapidement, la durée minimale pour dissoudre le mandrin étant de l’ordre de 4 heures. Le mandrin 30 obtenu par fabrication additive est soumis à un traitement de surface pour le rendre apte au dépôt d’une couche métallique 25 par électrodéposition (figure 6). Du cuivre ou des alliages de cuivre, tels que le cuivre-étain, le cuivre-zinc, ou de l’argent ou de l’alliage d’argent d'une épaisseur variant entre 0,05 mm et 5 mm est déposé sur la surface du mandrin par électrodéposition. L'uniformité de l'épaisseur sur toute la couche du métal déposée est très importante pour obtenir un guide d'ondes flexible avec de bonnes caractéristiques mécaniques. Un fois que la couche métallique est déposée sur l’enveloppe externe du mandrin 30 par électroformage pour former l’âme 12 du dispositif 10, le mandrin 30 et la couche métallique 25 formée sur l’enveloppe externe du mandrin sont plongés dans un bain dissolvant. Le bain dissolvant peut être une succession de bain de type acide ou basique avec des durées d’immersion allant de 1h à 48 h. Selon une forme d’exécution, au cours de la fabrication du dispositif à guide d’ondes flexible 10, les deux brides de fixation 18a, 18b sont fixées aux extrémités respectives de l’âme 12, par exemple par brasage. Selon une alternative, les deux brides de fixation 18a, 18b sont intégrées à la géométrie du mandrin de sorte à ce que les brides de fixation fassent corps avec les extrémités respectives de l’âme 12. Des inserts ou autres éléments de fixation (non-illustrés) peuvent être assemblés sur le mandrin 30, puis encapsuler dans la couche métallique lorsque celle-ci est électroformée sur l’enveloppe externe du mandrin 30 pour former l’âme 12 du dispositif 10. Le dispositif à guide d’ondes 10 peut comporter plusieurs portions ondulées flexibles distinctes formées sur plusieurs parties respectives des parois latérales externe de l’âme. Par exemple, le dispositif à guide d’ondes 10 peut comporter trois portions ondulées flexibles qui sont formées sur la partie des parois latérales externe 14a de l’âme 12. Deux des trois portions ondulées flexibles sont respectivement adjacentes aux première et seconde brides de fixation 18a, 18b alors que l’une des trois portions ondulées flexibles est centrée ou non par rapport aux deux brides de fixation 18a, 18b. La section transversale de l’âme 12 le long du canal 16 du dispositif à guide d’onde peut par exemple être circulaire, elliptique, ovale, hexagonale, carrée ou rectangulaire. Le dispositif à guide d'ondes obtenu par cette méthode de fabrication possède une grande résistance mécanique à la flexion et permet ainsi de faciliter son assemblage. Procédé de fabrication d’un dispositif à guide d’ondes flexible (10), du type soufflet, comportant une âme (12) traversée de part en part par un canal (16) pour guider un signal radiofréquence à une plage de fréquences déterminée, le procédé de fabrication comportant les étapes suivantes : - réaliser par fabrication additive un mandrin (30) comportant une enveloppe externe comprenant une portion ondulée flexible (20) possédant une pluralité de nervures (22) circonférentielles adjacentes, - déposer une couche métallique (25) sur l’enveloppe externe du mandrin (30) par électroformage pour former l’âme (12) du dispositif (10), et - retirer le mandrin (30) de la couche métallique électroformée afin de définir le canal (16). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la couche métallique électroformée possède une épaisseur homogène se situant entre 0,05 mm et 5mm et de préférence entre 0,1 mm et 0,5 mm. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mandrin (30) est fabriqué de sorte à obtenir un mandrin de forme évidée. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mandrin (30) est éliminé par dissolution au moyen d’une solution dissolvante. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel le mandrin (30) et la couche métallique (25) formée sur l’enveloppe externe du mandrin sont plongés dans un bain dissolvant. Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel deux brides de fixation (18a, 18b) sont fixées aux extrémités respectives de l’âme (12), de préférence par brasage. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel deux brides de fixation (18a, 18b) sont intégrées à la géométrie du mandrin de sorte à ce que lesdites brides de fixation fassent corps avec les extrémités respectives de l’âme (12). Procédé de fabrication selon l’une des revendications précédentes, dans lequel des inserts ou autres éléments de fixation sont assemblés sur le mandrin (30), puis encapsuler dans la couche métallique (25) lorsque celle-ci est électroformée sur l’enveloppe externe du mandrin (30) pour former l’âme (12) du dispositif (10). Dispositif à guide d’ondes flexible (10), du type soufflet, pour guider un signal radiofréquence à une plage de fréquences déterminée, le dispositif (10) comprenant : - une âme (12) comprenant des parois latérales externe (14a) et interne (14b), les parois interne (14b) délimitant un canal (16) de guide d’ondes, - deux brides de fixation (18a, 18b) connectées aux extrémités respectives de l’âme (12) ou faisant corps avec lesdites extrémités respectives, et - au moins une portion ondulée flexible (20), caractérisé en ce que ladite au moins une portion ondulée flexible (20) est formée sur une partie des parois latérales externe (14a) de l’âme (12). Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite au moins une portion ondulée flexible (20) est centrée ou non par rapport aux deux brides de fixation (18a, 18b). Dispositif (10) selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite au moins une portion ondulée flexible (20) comporte une pluralité de nervures (22) circonférentielles adjacentes. Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la distance entre chaque nervure (22) adjacente peut varier entre 0,1 mm et 5,0 mm et de préférence entre 0,5 mm et 2,0 mm lorsque le dispositif passe d’une configuration comprimée à une configuration déployée. Dispositif (10) selon l’une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que plusieurs portions ondulées flexibles distinctes sont formées sur plusieurs parties respectives des parois latérales externe (14a) de l’âme (12). Dispositif (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que trois portions ondulées flexibles sont formées sur la partie des parois latérales externe (14a) de l’âme (12), deux des trois portions ondulées flexibles étant respectivement adjacentes aux première et seconde brides de fixation (18a, 18b) alors que l’une des trois portions ondulées flexibles est centrée ou non par rapport aux dites brides de fixation (18a, 18b). Dispositif selon l’une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la section transversale de l’âme (12) le long du canal (16) est circulaire, elliptique, ovale, hexagonale, carrée ou rectangulaire. Dispositif selon l’une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la section transversale de l’âme (12) est non-constante le long du canal (16). Dispositif selon l’une des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que les deux brides de fixation (18a, 18b) comportent chacune un renfort afin d’augmenter la rigidité de celles-ci. Dispositif selon l’une des revendications 9 à 17, caractérisé en ce que les parois latérales externe (14a) de l’âme (12) représentent une partie électroformée, et en ce que des inserts ou autres éléments de fixation sont encapsulés dans la partie électroformée.