CA1179838A

CA1179838A - Production of wave guides, and wave guides thus made

Info

Publication number: CA1179838A
Application number: CA000381784A
Authority: CA
Inventors: Louis Le Davay; Jean-Loup Bocher
Original assignee: Cables de Lyon SA
Current assignee: Cables de Lyon SA
Priority date: 1981-07-15
Filing date: 1981-07-15
Publication date: 1984-12-27

Abstract

Procédé de fabrication en continu de guides d'ondes à parois lisses et guides d'ondes obtenus. Les guides d'ondes sont obtenus à partir d'un ruban métallique profilé et replié jusqu'à obtenir la forme désirée. Les bords du ruban profilé et replié sont soudes selon une génératrice du guide d'ondes obtenu. L'invention s'applique à la réalisation de guides d'ondes à parois lisses en grande longueur.Process for the continuous production of smooth-wall waveguides and waveguides obtained. The waveguides are obtained from a profiled metal ribbon and folded up to obtain the desired shape. The edges of the profiled and folded tape are welded along a generatrix of the waveguide obtained. The invention applies to the production of waveguides with smooth walls in great length.

Description

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Procéd de fabrication de guides d'ondes et ~uide3 d'ondes obtenus.
La préseate invention concerne un procédé de fabrlcation en continu de guides d'ondes à paroi~ lisses, tels que ceux utilisés pour les ~eeders d'antennes de faisceaux hertziens, et les guides d'ondes fabriqués par ce procédé.
Les guides d'ondes aotuels sont généralement réali~a3 par as-semblage de tronçons rigides ou à l'aide de tubes souples ondulés ou cannelé3 .
La réalisation de guides d'ondes à l'aide de troncons rigides présente un certain nombre d'inconvénients bien connus dus aux di-mensions limitaes des tronçons et a la rigidité de ~orme de ces tron~cons si l'on compare aux possibilités o~fertea par ces autrea moyens de transmission que sont les oables. De plu9 1 ~ a3semblage bout à bout des trongons n'améliore pas à la transmission des si-gnaux, il est bien connu que l'asqemblage par brides engendre un taux d'ondes stationnaires important.
Pour rem&dier à ces inconvénients on utilise classlquement des 6uides d'ondes qui sont constitués soit à l'aide de tubes souples cannelés ou ondulés soit à l'aide de tubes semi-rigides.
Les tubes cannelés ou ondulés présentent certains inconvé-nients et en particulier une certaine fragilité et un affaiblisse-ment important des signaux transmis en raison de l'allongement des tra~ets de~ courants haute fréquence dû au proril ondulé ou cannelé
des parois.
Les tubes qemi-rigides sont classiquement obtenus par extru-sion à la pres3e d'un métal ductile, tel que l'aluminium ; le tube produit par extrusion sst normalement de section circulaire et l'on sait obtenir des tubes de section différente par écrasement du tube.
Toutefois, les possibilités offerte~ sont limitées et de plus l'écrasement d'un profil rond entra~ne de3 déformations mal maî
trisées qui ne permettent pas d'obtenir le~ qualités électriques désirées.
Pour remédier à ces inconvénients la présente invention pro-pose d'une part un procédé de ~abrication de guides d'ondes permet-tant d'obtenir des guides d'ondes de très grande longueur en .. . ... . . .

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continu, qui puissent etre transportés sur des tourets comme des cables et qui puissent ê-tre decoupes en tron~ons de lon-gueur quelconque lors de l'utilisation, et d'autre part les guides d'ondes ainsi obtenus.
~ Selon la presente invention, il est prévu un pro-cede de fabrication en continu d'un guide d'ondes à parois lisses, caracterisé en ce qu'il comporte la succession sui-vante d'operations en ligne:
- profilage et repliement d'un ruban metallique ~ la forme fermée desirée, de manière que les bords du ruban se joignent, la largeur du ruban étant choisie ou ajus-tée de maniere à
etre égale à la circonférence du guide à former, - soudage bord à.bord des lèvres que forment les bords du ruban après profilage et repliement, - réalisati.on d'une mince couche adhésive sur l'exterieur de la forme soudée par chauffage de cette forme soudéet dépat d'un copolymère adhésif poudreux,fusion.et étalement de cet adhesif, et - realisation d'une couche de protection epaisse en polyethylene autour de ladite couche adhesive, par extrusion.
Selon la presente invention, il est également prévu un guide d'ondes a parois lisses, comprenant:
~ un ruban métallique prof-ilé et replié a une forme fermee désiree, - une soudure le long des lèvres que forment les bords dudit ruban replie, - une couche adhesive entourant la forme fermee soudee, et - une gaine protectrice de forte épaisseur recou-vrant ladite couche adhesive.
D'autres buts et avantages de la présente invention seront decrits au cours de la description suivante et en relation avec les figures mentionnees ci-dessous.
La figure 1 presente un schema de principe d'une ~'7~
- 2a -chaine destiné ~ la mise en application du procede selon l'invention, La figure 2 presente une coupe longitudinale d'une trompe de formation, Les figures 3A et 3B presentent deux coupes trans-versales de la trompe de formation, La figure 4 présente un exemple de train de galets de formation, Les figures 5A ~ 5F des exemples de section de guides d'ondes obtenus par le procedé selon l'invention.
~ . La chaîne de fabrication schématisée sur la igure 1 présente ~-. ~ . .

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: , l'ensemble des élémentq nécessaires à la miqe en oeuvre du procédé de fabrlcation de guide d'ondes selon l'invention. Le ruban métalll-que 1, clas3iquement appelé feuillard est généralement en cuivre ou en aluminium, il est fourni SOU3 forme d'un rouleau qui est monté sur une classique dérouleuse 2. La largeur du ruban 1 est choisie égale à la circonférence du guide d'ondes que l'on veut réaliser, étant entendu que, 8i besoin est7 la largeur désirée est obtenue par décou-page d'un ruban normali~é plus large.
Le feuillard 1 est introduit dans un agencement de profilage et de repliement 3 qui as3ure une mise en forme progressive du ruban métallique ~usqu'à obtention de la forme désirée.
L'agencement de profilage et de repliement 3 est symbolisé sur la figure 1 par une tromps de formation, dont la forme et le fonc-tionnement sont rappelés à la figure 2, il doit être compris que d~autres moyens équivalent~ peuvent être utilisés pour obtenir les formeq désirées de guides d'ondes et en particulier ceci peut aussi être obtenu au moyen d'un train de galets dont la forme et le fonc-tionnement ~ont rappelés à la figure 3.
En sortie de l'agencement 3, les deux bords latéraux du ruban 1 sont Jointifs en raison des déformations subles, ils ~ont alors soudés l'un à l'autre, dans une variante préféree de réalisa-tion, cecl est obtenu par soudage à l'arc en atmosphère neutre au moyen d'une machlne à souder symbolisée en 5 sur la figure 1. La soudure obtenue est préférablement réalisée ~elon une génératrice du tube 4 que forme le guide d'ondes, ceci implique que le ruban soit introduit dans l'axe de l'agencement 3 et non pas latéralement, oeci afin d'éviter d'avoir un cordon de soudure hélicoidal.
Dans un exemple préféré de réalisation de~ guides d'ondes selon l'invention, le tube 4 formé par soudure bord à bord du ruban 1, ei~t chauffé par tout moyen et par exemple par induction, à
la température de fu~ion d'un copolymère de~tiné à former une couche adhésive, tel qu'un copolymère d'éthylène-acrylate d'éthyla.
En ce but le tube 4 est aspergé par une pluie de particules du copolymère provenant d'un bac 7, après avoir été chauffé par un apparell de chauffage symbolisé par un induoteur 6. Les partioules ~i'"3 fondent au contact du tube et forment une couche adhéslve qui e3t régularisée par une ~ilière 8. Une boudineuse 9 extrude ~ur le tube 4 une gaine de polyéthylène de forte épai~seur par rapport à
l'épai~qeur des parois du tube, par exemple 5 mm de polyéthylène sur un tube de 2 mm d'épaisseur de paroi, le polyéthylène venant adhérer à la couche de copolymère précédemment disposée.
Le tube 4 gainé est en~uite refroidi par exemple dan~ un bac rempli d'eau tel que 10~ puis enroule ~ur un touret de trè~ grand diamètre vu la rigidité des parois du guide ainsi formé.
Les figure~ 5A à 5F montrent les sections de quelque~-uns des guides d'ondes qu'il est possible d'obtenir, outre l'obtention d'une section circulaire, et en particulier des sections, telles que celles présentées en 5A, 5B, 5C, 5D, que l'on sait obtenir par écra-sement d'un tube, ~ans avoir ici les inconvénients dus à l'écrase-ment du tube. Il est au~si possible d'obtenir deq sections quasi-restangulaires telles que celle3 présentéeY en 5E et 5F.
En effet le tube métallique 4 (figure 5A) n'e.qt fermé par une soudure 42 qu'après mise en forme ce qui laisse une certaine liberté
aux daux bords qui forment les lèvres 26 et 27 tant que la soudure 42 ne les a pas réunies. Par contre après soudure, la gaine 44 collée sur le tube par l'intermédiaire du copolymère adhésif 43, vient ren-forcer la tenue du guide d'ondes à la oourbure.
Bien entendu suivant leq ~orme~ à obtenir, il peut être préfé-rable d'utiliser une trompe de formation telle que présentée à la rigure 2 ou un train de galets tel que présenté à la figure 4.
La figure 2 présente un exemple de trompe de formation 3 vue en coupe longltudinale, cette trompe de formation 3 comporte un canal de formation 23 qui est constitué par une suite de troncs de cône ;
une section de calibrage 24 termine la trompe, elle est amovible danq l'exemple présenté et vient se fixer par le~ boulons 28 et 29~
l'ensemble étant disposé sur une table 30. Le ruban 1 passe d'une forme plane à une courbure relativement légère ainsi que le montre la coupe transversale 3A dan~ laquelle le ruban 1 est figuré à l'inté-rieur de la trompe de formation au niveau de la coupe AA.
Le ruban 1 se profile à travers le canal de formation 23 ju~-qu'à pratiquement avoir sa forme définitive, ainsi que le montre la , .

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3B~3~3 coupe B~ dans le aas d'un oanal de formatlon 23 de~tiné à la réali-sation de guides ovale~.
Les bords 26 et 27 du ruban 1 forment alors des lèvres qui sont pratiquement Jointives au moment où le ruban 1 pénètre dans la seo-tion de calibrage 24, en provenance du canal de formation 25.
Selon une variante préférée on entre le ruban 1 dans la trompe de manière que les deformations soient symétriques et que les bordY
se rejoignent parallèlement lorsque la forme définitive du guide d'ondes est obtenue au niveau de la seotion de calibrage. Bien entendu la soudure des bords qui est effectuée par la maohine à
souder 5 est préférablement réalisée pour obtenir les meilleurs résultats éleotriques possibles tout en tenant oompte des obliga-tions impo~ées par les éventuelles courbures données au guide d'ondes lors des installations.
Dans le cas où la 3ection choisie du guide d'onde~ e~t celle d'un ovale plu9 OU moins aplati tel que présenté sur les figure 5, la soudure e3t effectuée selon une génératrice disposee dan~ un plan de symétrie du guide d'onde~, oe plan contenant par exemple le grand axe de toute seotion tran~versale du guide.
En ce but on ~'efforoe de maintenir l'axe médiah du ruban 1 oonsta~ment sur la même génératrice G du oanal de formation 23 au cours du ~ormage, ceci implique que cette génératrice ~ soit paral-lèle au sen3 de déplaoement du ruban 1 et que le ruban 1 arrive tangentiellement à elle~
Dans le ca3 présenté cette génératrice G est di~po~ée paralle-lement au plan de la table 30 qui porte la trompe 3, le ruban 1 ~e déplaçant parallèlement à ce plan de table 30.
La figure 3 présente un exemple de galets destinés à assurer la mi~e en ~orme en lieu et place de la trompe de formage.
De manière connue le ruban 1 doit paieser à travers un train composé de palres de galets successifs telq que les galets 32 et 33 qui sont montés sur des roulements 34 et 35 disposes ~ur des arbres 36 et 37 eux-mêmes fixés sur un bâti 38, l'arbre 37 étant moblle sous l'action de moyen~ de pression 39, a~in d'assurer une pression déterminée sur le ruban 1 qui circule entre les galet3 32 ,! ~

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et 33. Les deux galets d'une paire 31 et 32 ont des formes complémen-taires qui déterminent la forme qui est prise par le ruban 1 après être passé entre eux.
L'emploi de paires successives permet donc d'obtenir les formes voulues à l'int~rieur de limites bien connues de l'homme de l'art.

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Process for manufacturing waveguides and ~ uide3 waves obtained.
The present invention relates to a manufacturing process in continuous smooth wall waveguides, such as those used for ~ eeders of radio-relay systems, and guides of waves produced by this process.
The current waveguides are generally made ~ a3 by as-pretension of rigid sections or using corrugated flexible tubes or grooved 3.
The creation of waveguides using rigid sections has a number of well-known drawbacks due to di-mensions limitaes of the sections and the rigidity of ~ elm of these tron ~ cons if we compare to the possibilities o ~ fertea by these other means of transmission that are oables. From more 1 ~ a3sembly end to end of the rods does not improve the transmission of It is well known that assembly by flanges generates a rate important standing waves.
To overcome these drawbacks, 6 waveguides which are formed either using flexible tubes corrugated or corrugated either using semi-rigid tubes.
Fluted or corrugated tubes have certain disadvantages.
nient and in particular a certain fragility and a weakening important signals transmitted due to the lengthening of the tra ~ ets of ~ high frequency currents due to corrugated or fluted proril walls.
The semi-rigid tubes are conventionally obtained by extrusion presession of a ductile metal, such as aluminum; the tube produced by extrusion is normally of circular cross section and knows how to obtain tubes of different section by crushing the tube.
However, the possibilities offered ~ are limited and more the crushing of a round profile entered ~ does not deformation 3 poorly controlled sorted which do not allow to obtain the ~ electrical qualities desired.
To overcome these drawbacks, the present invention provides on the one hand, a process for the manufacture of waveguides allows both to get very long waveguides in ... ... . .

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continuous, which can be transported on drums as cables that can be cut into sections ~ ons of lon-in any way during use, and on the other hand waveguides thus obtained.
~ According to the present invention, there is provided a pro-process of continuously manufacturing a wall waveguide smooth, characterized in that it comprises the following succession boasts of online operations:
- profiling and folding of a metallic tape ~ the shape closed desired, so that the edges of the ribbon join, the width of the ribbon being chosen or adjusted so as to be equal to the circumference of the guide to be formed, - edge-to-edge welding of the lips formed by the edges of the ribbon after profiling and folding, - realization of a thin adhesive layer on the outside of the welded shape by heating this welded shape and deposition of a powdery adhesive copolymer, melting and spreading of this adhesive, and - creation of a thick polyethylene protective layer around said adhesive layer, by extrusion.
According to the present invention, it is also provided a smooth-walled waveguide, comprising:
~ a profé-ilé and folded metal tape has a shape closed desired, - a weld along the lips formed the edges of said ribbon folded back, - an adhesive layer surrounding the closed form welded, and - a very thick protective sheath covered vrant said adhesive layer.
Other objects and advantages of the present invention will be described during the following description and in relation to the figures mentioned below.
Figure 1 shows a block diagram of a ~ '7 ~
- 2a -chain for ~ applying the process according to the invention, Figure 2 shows a longitudinal section of a training horn, Figures 3A and 3B show two cross-sections.
training tube verses, Figure 4 shows an example of a roller train training, Figures 5A ~ 5F of section examples of waveguides obtained by the process according to the invention.
~. The production line shown schematically on the igure 1 present ~ -. ~. .

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:, all the elements necessary for the miqe implementation of the process of waveguide fabrication according to the invention. The metallic ribbon that 1, classically called strip is generally made of copper or aluminum, it is supplied SOU3 in the form of a roller which is mounted on a classic unwinder 2. The width of the ribbon 1 is chosen equal to the circumference of the waveguide that we want to achieve, being understood that, 8i need is7 the desired width is obtained by cutting page of a larger standard ribbon.
The strip 1 is introduced into a profiling arrangement and folding 3 which ensures progressive shaping of the ribbon metallic ~ until the desired shape is obtained.
The profiling and folding arrangement 3 is symbolized on Figure 1 by a training trump, whose shape and function are recalled in Figure 2, it should be understood that ~ other equivalent means ~ can be used to obtain the desired forms of waveguides and in particular this can also be obtained by means of a train of rollers whose shape and function tion ~ have recalled in Figure 3.
At the end of arrangement 3, the two lateral edges of the ribbon 1 are joined due to the suble deformation, they ~ have then welded to each other, in a preferred variant of realization tion, this is obtained by arc welding in a neutral atmosphere at by means of a welding machine symbolized at 5 in Figure 1. The welding obtained is preferably carried out ~ according to a generator of tube 4 formed by the waveguide, this implies that the ribbon is introduced in the axis of the arrangement 3 and not laterally, this to avoid having a helical weld bead.
In a preferred embodiment of ~ waveguides according to the invention, the tube 4 formed by edge-to-edge welding of the ribbon 1, ei ~ t heated by any means and for example by induction, to the temperature of fu ~ ion of a copolymer of ~ tiné to form a layer adhesive, such as an ethylene-ethyl acrylate copolymer.
For this purpose the tube 4 is sprayed with a shower of particles from the copolymer from a tank 7, after having been heated by a heating device symbolized by an induotor 6. Partoules ~ i '"3 melt in contact with the tube and form an adhesive layer which e3t regulated by a ~ iliere 8. A extruder 9 extrudes ~ ur the tube 4 a sheath of high thickness polyethylene ~ sor compared to the thick ~ qeur of the walls of the tube, for example 5 mm of polyethylene on a 2 mm wall thickness tube, the polyethylene adhering to the previously arranged copolymer layer.
The sheathed tube 4 is in ~ uite cooled, for example in a tank filled with water such as 10 ~ then rolls ~ ur a drum of trè ~ large diameter given the rigidity of the walls of the guide thus formed.
Figures ~ 5A to 5F show the sections of some ~ -some of the waveguides that it is possible to obtain, in addition to obtaining a circular section, and in particular sections, such as those presented in 5A, 5B, 5C, 5D, which we know how to obtain by writing sement of a tube, ~ years have here the disadvantages due to crushing-tube. It is at ~ if possible to obtain deq sections almost restangulars such as that3 presentedY in 5E and 5F.
In fact the metal tube 4 (FIG. 5A) is not closed by a solder 42 only after shaping which leaves a certain freedom to the edges which form the lips 26 and 27 as long as the weld 42 did not bring them together. By cons after welding, the sheath 44 glued on the tube via the adhesive copolymer 43, comes to force the holding of the waveguide at the curl.
Of course according to leq ~ elm ~ to obtain, it may be preferred rable to use a training horn as presented in the rigure 2 or a train of rollers as presented in figure 4.
Figure 2 shows an example of a formation tube 3 seen in longltudinal cut, this training tube 3 has a canal formation 23 which is constituted by a series of truncated cones;
a calibration section 24 ends the tube, it is removable danq the example presented and is fixed by the ~ bolts 28 and 29 ~
the assembly being arranged on a table 30. The ribbon 1 passes from a flat shape with a relatively slight curvature as shown by the cross section 3A dan ~ which the ribbon 1 is shown inside laughing of the formation horn at the level of the AA cup.
The ribbon 1 is profiled through the formation channel 23 ju ~ -that practically have its final form, as shown by the ,.

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3B ~ 3 ~ 3 section B ~ in the aas of an oanal of formatlon 23 from ~ tiné to the reali-sation of oval guides ~.
The edges 26 and 27 of the ribbon 1 then form lips which are practically contiguous when the tape 1 enters the seo-calibration 24, coming from the formation channel 25.
According to a preferred variant, the ribbon 1 is entered into the proboscis so that the deformations are symmetrical and the edges Y
meet in parallel when the final shape of the guide of waves is obtained at the level of the calibration section. Good heard the edge welding which is done by the maohine at soldering 5 is preferably carried out to obtain the best possible electrical results while taking account of the obligations tions imposed by any bends given to the guide waves during installations.
In the case where the selected 3ection of the waveguide ~ e ~ t that of a larger or less flattened oval as shown in FIG. 5, the e3t welding carried out according to a generator arranged in ~ a plan symmetry of the waveguide ~, oe plane containing for example the major axis any cross section of the guide.
For this purpose we try to maintain the median axis of the ribbon 1 oonsta ~ ment on the same generator G of the training channel 23 to during the ~ ormage, this implies that this generator ~ is parallel-lele to the displace of the ribbon 1 and that the ribbon 1 arrives tangentially to it ~
In the ca3 presented this generator G is di ~ po ~ ée paralle-Lement to the plane of the table 30 which carries the horn 3, the ribbon 1 ~ e moving parallel to this table plane 30.
Figure 3 shows an example of rollers intended to ensure mi ~ e en ~ elm instead of the forming tube.
In a known manner, the ribbon 1 must pay through a train composed of successive roller palets such as rollers 32 and 33 which are mounted on bearings 34 and 35 arranged ~ ur des shafts 36 and 37 themselves fixed on a frame 38, the shaft 37 being softened under the action of pressure means 39, a ~ in to ensure pressure determined on the tape 1 which circulates between the rollers3 32 ,! ~

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and 33. The two pebbles of a pair 31 and 32 have complementary shapes.
shutters which determine the form which is taken by the ribbon 1 after be passed between them.
The use of successive pairs therefore makes it possible to obtain the desired shapes within limits well known to humans art.

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Claims

The embodiments of the invention, about which an exclusive right of property or privilege is claimed, are defined as follows:

1. Process for the continuous production of a guide smooth-walled waves, characterized in that it comprises the following sequence of online transactions:
- profiling and folding of a metallic ribbon to the desired closed shape, so that the edges of the ru-ban join, the width of the ribbon being chosen or adjusted so as to be equal to the circumference of the guide to form;
- edge-to-edge welding of the lips formed by edges of the ribbon after profiling and folding;
- production of a thin adhesive layer on the outside of the form welded by heating this form welded, deposit of a powdery adhesive copolymer, melting and spreading this adhesive, - creation of a thick protective layer in polyethylene around said adhesive layer, by extrusion if we.

2. Method according to claim 1, characterized in that said heating of the welded guide is done at the melting point of said copolymer.

3. Method according to claim 2, characterized in that the deposition of said copolymer is by spraying copolymer particles on said closed form welded.

4. Method according to claim 3, characterized in that the closed form is a tube.

5. Method according to claim 1, 2 or 4, characterized in that after the completion of said layer protection, everything is cooled.

6. Method according to claim 1, characterized in that we keep the middle axis of the ribbon constantly on the same generator of a channel used for the operation of profiling and folding of said ribbon.

7. Method according to claim 6, characterized in that said generator is parallel to the direction ribbon movement and that the tangent ribbon is fed ti this generator.

8. Smooth wall waveguide, including:
- a profiled metal ribbon folded to a desired closed shape, - a weld along the lips formed by the edges of said folded ribbon, - an adhesive layer surrounding the closed form welded, and - a very thick protective sheath covered vrant said adhesive layer.

9. waveguide according to claim 8, wherein said adhesive layer is a copolymer for dreux, fused and spread on said closed welded form.

10. Waveguide according to claim 9, wherein said closed shape of the profiled tape is a tube.

11. Waveguide according to claim 9, in which the copolymer is an ethylene copolymer -ethyl acrylate.

12. Waveguide according to claim 9, 10 or 11, wherein said weld stretches along a generator of said closed form.