INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le capot 50 est une pièce mécanique qui a une fonction structurale et est constituée en matériau plastique recouvert d’argent, ou en alliage d’aluminium recouvert d’argent, ou encore en cuivre recouvert d’une finition d’alliage or-nickel. Il a des dimensions latérales suffisantes pour recouvrir les cinq rangées de vias, et à tout le moins, il recouvre la piste métallique 30 et est fixé aux pièces 40 et 41, ce qui l’immobiliser du fait de la colle.
La face 52 du capot est utilisée pour le coller aux pièces 40 et 41. Cette face est essentiellement plane.
Entre les deux pièces 40 et 41, au-dessus de la piste métallique 30 et en dessous du capot 50, se trouve une cavité allongée, ou tunnel 45, parallèle à la piste métallique 30, remplie par défaut d’air, mais qui peut aussi être mis sous vide dans certain mode de réalisation. Il a la largeur de la piste métallique 30, ou un peu moins si l’adhésif a recouvert une partie marginale de la piste métallique, ou un peu plus si l’adhésif ne colle pas au bord de la piste métallique 30. Il a la hauteur de l’épaisseur de la couche d’adhésif dans laquelle sont formées les pièces 40 et 41.
En , on voit la structure présentée en , en coupe selon un plan transversal à l’empilement formé de la plaque de matériau diélectrique 12 de l’adhésif et du capot 50, et également transversal aux rangées de vias et à la piste métallique 30. Le tunnel 45 est visible, et il est précisé ici qu’au lieu de s’étendre, au moins sur sa ligne centrale, entre la piste métallique 30 et le capot 50, il peut ne pas atteindre le capot, dans l’hypothèse où les deux pièces d’adhésif 40 et 41 n’ont pas été totalement séparées, mais qu’il reste une épaisseur amincie d’adhésif entre elles. Dans cette hypothèse, on a préalablement creusé la couche d’adhésif avant de l’appliquer sur la face supérieure 17 en sorte de former le tunnel 45 tout en lui conservant un plafond formé de la matière de la couche d’adhésif, amincie, sous la forme d’un méplat. La partie conservée de la couche d’adhésif, qui forme un pont entre les deux pièces 40 et 41 dans cette variante colle alors sur le capot 50, mais ne colle pas sur la piste métallique 30.
Le tunnel 45 constitue un guide d’onde rectangulaire, entre le capot 50 conducteur et la piste métallique 30. Il bénéficie de la présence des deux rangées de vias de gauche et des deux rangées de vias de droite pour lui assurer un effet de confinement de l’onde transmise. De manière générale l’onde est confinée dans une lame d’air très fine et son environnement immédiat, référencé 100.
En , on a représenté un mode de réalisation alternatif, fondé sur le mode de réalisation de la , dans lequel on a rajouté deux tranchées 70 et 71 dans la matière de la plaque de matériau diélectrique 12, parallèles à la piste métallique 30, de part et d’autre de celle-ci, ouvertes sur la surface supérieure 17, et borgne du côté de la couche métallique conductrice qu’elles n’atteignent pas. Ces tranchées 70 et 71 qui sont des concavités locales dans une surface autrement plane, ne sont pas bouchées par les pièces 40 et 41 d’adhésif qui sont arrêtées en sorte de laisser une continuité d’air entre leur volume et celui du tunnel 45. Ainsi, les tranchées 70 et 71 constituent un espace d’air continu avec le tunnel 45, fermé par un périmètre dans toutes les directions transversales, entre le capot 50 conducteur et la piste métallique 30. Il y a donc un guide d’onde en forme de U, dont les deux tranchées constituent les bras, et le tunnel la base. Il bénéficie de la présence des deux rangées de vias de gauche et des deux rangées de vias de droite pour lui assurer un effet de confinement de l’onde transmise. Les deux branches du U peuvent être symétriques, ou non symétriques.
En , on a représenté un autre mode de réalisation alternatif, fondé sur le mode de réalisation de la , dans lequel on a rajouté un méplat 80 dans la matière du capot 50, parallèle à la piste métallique 30, au droit de celle-ci, ouvert sur la face inférieure du capot, qui fait face au circuit imprimé monocouche 10. Ce méplat 80, une concavité locale dans une surface autrement plane, constitue un amincissement du capot, mais celui-ci n’est pas percé. Ainsi, le méplat 80 constitue un espace d’air continu avec le tunnel 45, fermé par un périmètre dans toutes les directions transversales. Il y a donc un guide d’onde, en l’occurrence en forme de rectangle, ou de l’adjonction de deux rectangles l’un à l’autre, entre le capot 50 conducteur et la piste métallique 30. Il bénéficie à nouveau de la présence des deux rangées de vias de gauche et des deux rangées de vias de droite pour lui assurer un effet de confinement de l’onde transmise.
Des calculs de champ électrique ont montré qu’avec ces configurations, le champ électrique est cloisonné au-dessus de la piste métallique et circule peu dans le matériau diélectrique, ce qui permet de limiter les pertes linéiques.
A titre de variante, il est possible de déposer ou injecter dans le volume du tunnel une mousse, composée par sa structure d’une importante proportion volumique d’air. Une telle mousse ou injectée peut aussi être déposée dans les tranchées et dans le méplat des modes de réalisation alternatifs.
Egalement, à titre de variante, il est possible de placer entre le capot et le circuit imprimé mono-couche, non pas une couche d’adhésif double-face, mais un ensemble multi-couches ayant des propriétés adhésives sur la face supérieur et la face inférieure, et entre celles-ci une couche d’écartement.
La montre les étapes de l’invention : au cours de l’étape E1, on prépare le circuit imprimé, notamment en perçant et en métallisant les vias 20 et 25, en gravant la face qui va être collée si elle porte initialement du métal, et en déposant la piste qui va servir de nervure, en s’assurant que l’épaisseur du dépôt métallique constituant la piste reste mince vis-à-vis de l’épaisseur de l’adhésif qui va être utilisé pour solidariser le circuit imprimé au capot. De manière générale, on s’assure que la surface du circuit imprimé qui va être utilisée pour coller le capot est bien plane.
Au cours de l’étape E2, on prépare le capot, par exemple en métallisant à l’argent une plaque de plastique, et en s’assurant que la surface de la plaque qui va être utilisée pour coller le circuit imprimé est bien plane.
Pour résoudre ce problème, il est proposé une ligne de transmission d’onde comprenant, comme dans Oyedokun et al., une structure de circuit imprimé s’étendant dans une direction de transmission de la ligne de transmission, la structure de circuit imprimé comportant sur une face une couche métallique conductrice d’électricité formant plan de masse, la structure de circuit imprimé étant percée de vias latérales métallisées connectées électriquement à ladite couche métallique et disposées de part et d’autre d’un plan de symétrie générale de la ligne de transmission incluant la direction de transmission, lesdites vias latérales contribuant pour ladite ligne de transmission à une structure à bande électromagnétique interdite, la ligne de transmission comprenant de plus une plaque conductrice d’électricité et une structure collante, espaçant et isolant électriquement une face essentiellement plane de ladite plaque conductrice d’électricité d’une face essentiellement plane de la structure de circuit imprimé opposée à la couche métallique formant plan de masse. Les surfaces planes s’entendent planes sous réserve de la présence de concavités locales.
Mais en plus, la structure de l’invention présente les caractéristiques originales selon lesquelles la structure collante est amincie, voire interrompue, au droit du plan de symétrie générale, laissant un volume libéré s’étendant dans la direction de transmission entre la structure de circuit imprimé et la plaque conductrice d’électricité pour la propagation d’ondes dans de l’air, un gaz ou le vide.
Grâce à cette caractéristique, on obtient des pertes linéiques faibles puisque l’onde se propage au moins en partie dans l’air, un gaz ou le vide, et pourtant on est en mesure de tirer bénéfice d’une structure à bande électromagnétique interdite dans un circuit imprimé, ce qui est facile à fabriquer et peut être fait de manière très peu encombrante.
De manière optionnelle et avantageuse, les caractéristiques suivantes peuvent être incluses dans la ligne de transmission d’onde : la structure isolante collante peut être une couche unique de matériau adhésif double-face, ajourée autour du plan de symétrie générale ou amincie par la présence d’un méplat autour du même plan, le méplat étant de préférence placé du côté de la structure de circuit imprimé ; La ligne de transmission d’onde peut comprendre une piste métallique continue dans la direction de transmission, encadrant, avec la plaque conductrice d’électricité ledit volume libéré ; La ligne peut comprendre dans le plan de symétrie générale une rangée centrale de vias métallisées, ladite rangée encadrant, avec la plaque conductrice d’électricité, ledit volume libéré ; La ligne peut comprendre de part et d’autre du plan de symétrie générale des rangées de vias au nombre de deux à droite et deux à gauche, formant ensemble la structure à bande électromagnétique interdite ; la plaque conductrice d’électricité peut comprendre une plaque de plastique recouvert d’argent ; cela est de nature à diminuer fortement les pertes conductrices induites par le capot, celui-ci étant alors très conducteur la plaque conductrice d’électricité peut comprendre une structure de circuit imprimé recouverte de cuivre, notamment avec finition or-nickel ; la structure de circuit imprimé peut être constituée d’un circuit imprimé simple couche ; la plaque conductrice d’électricité peut être une semelle lisse ou un capot ; elle peut éventuellement être usinée pour augmenter le volume libéré ; Le volume libéré peut être rempli d’air ou de mousse et d’air, ou amené ou maintenu sous vide.
L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’une ligne de transmission d’onde comprenant une étape de mise en place dans une structure de circuit imprimé s’étendant dans une direction de transmission de la ligne de transmission, la structure de circuit imprimé comportant sur une face une couche métallique conductrice d’électricité formant plan de masse, de vias latérales métallisées percées dans la structure de circuit imprimé, connectées électriquement à ladite couche métallique et disposées de part et d’autre d’un plan de symétrie générale de la ligne de transmission incluant la direction de transmission, les vias contribuant à une structure de bande interdite de la ligne de transmission d’onde une étape de préparation d’une face essentiellement plane d’une plaque conductrice d’électricité et d’une face essentiellement plane de la structure de circuit imprimé opposée à la couche métallique formant plan de masse et une étape de préparation d’une structure collante, dimensionnée pour solidariser ladite plaque conductrice d’électricité et la structure de circuit imprimé par leurs faces essentiellement planes, tout en les espaçant et les isoler électriquement l’un de l’autre, une étape de solidarisation de la plaque conductrice d’électricité et de la structure de circuit imprimée à l’aide de la structure collante.
Le procédé est particulier parce que la structure collante est une feuille d’adhésif double-face et au cours de sa préparation, elle est idéalement ajourée par une découpe ou amincie par réalisation d’un méplat, puis est positionné au cours de l’étape de solidarisation en laissant un volume libéré s’étendant dans la direction de transmission entre la structure de circuit imprimé et ladite plaque conductrice d’électricité pour la propagation d’ondes dans de l’air, un gaz ou le vide.
Cela permet de structurer une cavité d’air avec les processus de production connus. Le guide d’onde obtenu est ultra-compact, avec des bonnes performances : les pertes linéiques sont très limitées. On a de plus une structure sans continuité électrique entre les faces opposées de l’empilement, ce qui est plus pratique à l’usage, mais qui peut néanmoins contenir l’onde grâce à la structure groove-gap (structure à bande électromagnétique interdite) constituée par les vias latérales.
La présentation de l’invention va être poursuivie en relation avec les figures annexées qui sont présentées à titre illustratif.
La est un schéma d’ensemble de la ligne de transmission selon un mode de réalisation de l’invention, vu de trois quart, et en éclaté.
La est une vue de la ligne de transmission de la , en coupe – un agrandissement de la zone de la cavité étant de plus présenté à côté de la figure principale.
La est une vue en coupe d’un autre mode de réalisation de l’invention, avec encore un agrandissement de la zone de la cavité présentée à côté de la figure principale.
La est une vue en coupe d’un autre mode de réalisation de l’invention.
La présente les étapes du procédé selon l’invention.
La montre les éléments suivants, constituant une ligne de transmission d’onde selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Un circuit imprimé aussi appelé PCB pour printed circuit board en anglais, en l’occurrence un circuit imprimé mono-couche 10, composé dans l’essentiel de son épaisseur d’une plaque de matériau diélectrique 12, ou isolant électrique, et portant sur une face inférieure une couche métallique conductrice 15, continue et formant un plan de masse électrique est utilisé. Sur l’autre face de la couche de matériau diélectrique, ou face supérieure, une couche métallique conductrice a pu être présente (le produit initial était donc un stackup core), mais elle a été en grande partie supprimée par un processus de gravure, ce qui laisse le matériau diélectrique affleurant sur une grande partie de la surface supérieure 17, celle-ci étant essentiellement plane. Alternativement, aucune couche de métal n’était présente initialement sur la surface supérieure (le produit initial était donc un laminate). L’épaisseur du circuit imprimé mono-couche 10 peut être de l’ordre de 4 mm.
La plaque de matériau diélectrique 12 est percée de part en part transversalement à la couche métallique conductrice 15 et à la surface supérieure 17, par des vias, alignées en cinq rangées. Les vias ont été formées selon un processus de perçage, puis métallisées, de telle sorte qu’elles sont en contact électrique avec le plan de masse formé de la couche métallique conductrice 15 formant le plan de masse. Elles sont donc toutes au même potentiel électrique. La rangée centrale de vias est, sur le mode de réalisation présenté, constituée de vias d’un diamètre légèrement plus élevé que celui des vias des autres rangées, qualifiées de vias latérales 20. Les cinq rangées sont disposées les unes par rapport aux autres de manière régulière, et surtout en respectant un plan de symétrie autour de la rangée centrale, dont les vias sont qualifiées de vias centrales 25. Au sein d’une rangée, les vias sont espacées de manière régulière. Les embouchures des vias sur la surface supérieure 17 peuvent être métallisées et présenter une forme de pastille métallique, qui, dans le cas des vias latérales 20 est un disque plein obstruant la via et constitué au-dessus du niveau de la plaque de matériau diélectrique 12, mais avec une épaisseur très fine, de l’ordre de 17 à 35 µm. Les embouchures des vias sur la couche métallique conductrice 15 peuvent être ouvertes ou obstruées, et assurent la connexion électrique entre la via et le pan de masse.
Un système de télécommunication selon l’invention comprend nœuds dont sources qui appartiennent au jeu de sources , et relais, , qui appartiennent au jeu de relais et une destination . Par convention, il est considéré que et , dit autrement, on peut confondre une source et son indice, et un relais et son indice (décalé de la valeur M du nombre de sources). Chaque source du jeu communique avec l’unique destination avec l’aide des autres sources (user cooperation) et des relais qui coopèrent. Les nœuds, sources plus relais, sont donc indicés par .
Les CSI des liens sont supposés constants (hypothèse d’évanouissements lents) pendant la transmission d’une trame. De temps en temps, la destination alloue des débits aux sources connaissant la distribution statistique de tous les canaux directs et indirects (CDI: Channel Distribution Information). L’allocation de débits est supposée ne pas changer pendant plusieurs centaines de trames, elle change uniquement avec les changements de CDI.
A titre de simplification de la description, les suppositions suivantes sont faites par la suite sur le système : les sources, les relais et la destination sont équipés d’une seule antenne d’émission (ou port d’antenne d’émission) ; les sources, les relais et la destination sont équipés d’une seule antenne de réception (ou port d’antenne de réception) ; les sources, les relais et la destination sont parfaitement synchronisés ; les sources sont statistiquement indépendantes (il n'y a pas de corrélation entre elles) ; tous les nœuds émettent avec une même puissance ; il est fait usage d’un code CRC supposé inclus dans les bits d’information de chaque source pour déterminer si le message associé aux bits d’information est correctement décodé ou pas, ; les liens entre les différents nœuds souffrent de bruit additif et d’évanouissement. Les gains d’évanouissement sont fixes pendant la transmission d’une trame effectuée pendant une durée maximale de intervalles de temps, mais peuvent changer indépendamment d’une trame à une autre. est un paramètre du système ; la qualité instantanée d’un canal/lien direct en réception (CSIR Channel State Information at Receiver) est disponible à la destination, la destination estime de manière connue les canaux directs et donc leur qualité en exploitant par exemple le ou les signaux de référence reçus lors de la 1 ère phase ; les retours sont sans erreur (pas d’erreur sur les signaux/canaux de contrôle) .
Les notations suivantes sont utilisées : est une variable discrète représentant le débit de la source fourni par un procédé d’adaptation de lien mis en œuvre avant la transmission des trames, est le nombre d’intervalles de retransmission utilisés pendant la 2 nde phase, , il correspond au nombre de transmissions pendant cette phase, est le rapport entre le nombre d’utilisations du canal (channel use) disponibles à chaque intervalle de temps (slots) de la 2 nde phase et le nombre d’utilisations du canal disponibles à chaque intervalle de temps (slots) de la 1 ère phase, est le jeu de sources non correctement décodées par la destination à l’issue de la 1 ère phase, est l’indicateur de défaut (outage) après l (l=0,…, ) retransmissions aidant la source qui prend la valeur un quand un événement de défaut individuel intervient et la valeur zéro dans les autres cas. représente l’événement de défaut de la source i.e. la source n’est pas décodée correctement après retransmission aidant cette source. représente l’information mutuelle entre la source et la destination , est définie comme l’information de qualité du canal équivalent entre les nœuds ayant décodé la même source et la destination, à partir de la connaissance des évanouissements des canaux directs et des canaux indirects, pour la retransmission aidant la source , c.a.d, connaissant les nœuds ayant décodé la source après retransmissions aidant celle-ci. Un canal équivalent pour la source est le résultat d’une superposition (addition ou combinaison linéaires) des coefficients des liens des nœuds ayant décodé la source vers la destination. Ceci est dû au fait que les nœuds émettent le même signal à un coefficient multiplicatif prêt où A est le sous-ensemble des nœuds ayant décodé la source et RV est le signal correspondant à une redondance incrémentale du message de la source . Ainsi, à la réception il vient que le canal peut s’écrire :
Les coefficients multiplicatifs peuvent être, par exemple, égaux à si chaque nœud à la connaissance du canal à l’émission. Le canal équivalent devient :
Transmission d’une trame selon l’invention La figure 3 illustre de manière schématique les échanges entre tous les nœuds et la destination selon un mode de réalisation. Les sources interviennent pendant la 1 ère phase, les sources et les relais interviennent pendant la 2 nde phase.
Le transformateur à bobine T1 est configuré pour amplifier l’impulsion de tension d’entrée V in . Le transformateur à bobine T1 comprend un enroulement primaire T1a monté en parallèle avec le générateur G1 et un enroulement secondaire T1b. L’enroulement secondaire T1b comprend une première extrémité connectée à la masse électrique GND et une seconde extrémité. L’impulsion amplifiée V T1 à la sortie du transformateur est la tension entre la première extrémité et la seconde extrémité de l’enroulement secondaire T1b. Le transformateur présente un facteur de transformation compris entre 10 et 18. Ainsi, l’amplitude de l’impulsion amplifiée V T1 est comprise entre 250V et 2000V compte tenu des pertes dans le transformateur T1.
À titre d’exemple, le transformateur T1 est à faible nombre de spires comprenant 5 spires pour l’enroulement primaire T1a et 50 spires pour l’enroulement secondaire T1b. Les spires sont enroulées autour d’une tige ou un tore en un alliage de ferrite de fer doux large bande type Ni-Zn ou Mn-Zn. La tige en ferrite présente un diamètre compris entre 0.75mm et 1cm. Ce dimensionnement permet d’améliorer la compacité spatiale du dispositif électrique DE. L’avantage du choix de matériaux ferrites est la conservation d’une perméabilité magnétique relative μr constante jusqu’à des fréquences de 50MHz. De plus, un transformateur T1 ayant un faible nombre de spires limite l’impédance d’entrée associée à l’enroulement primaire et absorbe ainsi un courant impulsionnel important. Cela permet d’exploiter la faible impédance de sortie du générateur d’impulsions basse tension G1.
La diode de redressement D1 présente une cathode et une anode connectée à la seconde extrémité de l’enroulement secondaire T1b. La diode de redressement D1 est montée alors dans le sens passant à partir de la seconde extrémité de l’enroulement secondaire T1b. La diode de redressement D1 permet de convertir l’impulsion amplifiée V T1 en une tension continue ayant une amplitude amplifiée par rapport à l’impulsion de tension d’entrée V in . La diode de redressement D1 présente un temps de recouvrement inverse T rr inférieur ou égal à 75ns. Pour un rapport de transformation donné, l’augmentation du nombre de spires du transformateur T1 permet d’augmenter le temps de réponse τ dudit transformateur T1. Le temps de réponse τ est supérieur au temps de recouvrement inverse T rr de la diode de redressement D1.
Le circuit cible comprend au moins une impédance complexe cible Zc à tester et un élément capacitif C c . À titre d’exemple non limitatif, le circuit cible est un circuit RLC série formé d’un élément résistif R c , un élément inductif L c et l’élément capacitif C c . Le circuit cible présente une première électrode E1 et une seconde électrode E2. La première électrode E1 est connectée à la cathode de la diode de redressement D1. Dans l’exemple illustré, l’impédance complexe cible Zc est l’élément inductif L c .
Le dispositif électrique DE comprend en outre une capacité de stockage C1 montée entre la cathode de la diode de redressement D1 et la masse électrique GND pour stocker au moins une partie de l’énergie électrique fournie par l’enroulement secondaire T1b.
Le circuit de déclenchement CD est configuré pour déclencher une seconde phase ϕ2, dénommée phase de décharge. Ladite seconde phase ϕ2 consiste à décharger l’élément capacitif C c ou la capacité de stockage C1 à travers le circuit cible RLC et plus particulièrement à travers l’impédance inductive L c à tester de manière à appliquer l’impulsion de test à l’impédance complexe cible Z c . Le circuit de déclenchement CD comprend un transistor TN1 monté en série entre la seconde électrode E2 et la masse électrique GND et un circuit de contrôle CONT pour commander la grille du transistor TN1.
La illustre un organigramme des tensions dans des noeuds du dispositif électrique DE selon le premier mode de réalisation de l’invention. L’organigramme n’est pas à l’échelle pour simplifier l’illustration du fonctionnement du dispositif électrique DE.