FR2524718A1

FR2524718A1 - METHOD FOR MANUFACTURING WAVEGUIDE FOR ELECTROMAGNETIC WAVE EMITTER-RECEIVER AND WAVEGUIDE OBTAINED THEREBY

Info

Publication number: FR2524718A1
Application number: FR8205968A
Authority: FR
Inventors: Christian Beau; Andre Ormieres; Raymond Gueuret; Pierre Louis Cuvier
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1983-10-07
Also published as: EP0091352A1; DE3378394D1; EP0091352B1; FR2524718B1

Abstract

LE PROCEDE CONSISTE A REALISER UN NOYAU METALLIQUE 1 D'ELECTROFORMAGE EN ALLIAGE LEGER DONT LES DIMENSIONS EXTERIEURES CORRESPONDENT A PEU PRES AUX DIMENSIONS INTERNES DE L'ENVELOPPE DU GUIDE D'ONDE A REALISER, A DEPOSER PAR VOIE ELECTROLYTIQUE UNE FINE COUCHE DE LAITON 7 SUR LA SURFACE DU NOYAU D'ELECTRO-FORMAGE CORRESPONDANT A LA SURFACE INTERNE DE L'ENVELOPPE DU GUIDE A REALISER, LA DEPOSER PAR VOIE ELECTROLYTIQUE UNE COUCHE D'ARGENT 8 AU-DESSUS DE LA COUCHE DE LAITON 7 PUIS UNE COUCHE DE CUIVRE 11 AU-DESSUS DE LA COUCHE D'ARGENT 8, A RECOUVRIR LA COUCHE DE CUIVRE 11 AINSI OBTENUE D'UNE MATIERE PLASTIQUE, A DISSOUDRE LE NOYAU D'ELECTRO-FORMAGE 1 ET LA COUCHE DE LAITON 7 DE MANIERE A FAIRE APPARAITRE LA COUCHE D'ARGENT 8. APPLICATION: EMETTEUR-RECEPTEUR D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES.THE PROCESS CONSISTS OF MAKING A METAL CORE 1 OF ELECTROFORMING IN LIGHT ALLOY THE EXTERNAL DIMENSIONS OF WHICH CORRESPOND RIGHTLY TO THE INTERNAL DIMENSIONS OF THE ENVELOPE OF THE WAVE GUIDE TO BE REALIZED, TO DEPOSIT BY ELECTROLYTIC A THIN LAYER 7 THE SURFACE OF THE ELECTRO-FORMING CORE CORRESPONDING TO THE INTERNAL SURFACE OF THE ENCLOSURE OF THE GUIDE TO BE MADE, DEPOSIT IT BY ELECTROLYTIC MEANS A LAYER OF SILVER 8 ABOVE THE LAYER OF BRASS 7 THEN A LAYER OF COPPER 11 AT - ABOVE THE SILVER LAYER 8, TO COVER THE COPPER LAYER 11 SO OBTAINED WITH A PLASTIC MATERIAL, TO DISSOLVE THE ELECTRO-FORMING CORE 1 AND THE BRASS LAYER 7 SO AS TO MAKE THE LAYER APPEAR. SILVER 8. APPLICATION: EMITTER-RECEIVER OF ELECTROMAGNETIC WAVES.

Description

ll

PROCEDE DE FABRICATION D'UN GUIDE D'ONDE POUR METHOD FOR PRODUCING A WAVEGUIDE FOR

EMETTEUR-RECEPTEUR D'ONDES ELECTRO-MAGNETIQUES ELECTROMAGNETIC WAVE EMITTER-RECEIVER

ET GUIDE D'ONDE OBTENU PAR CE PROCEDE AND WAVEGUIDE OBTAINED BY THIS METHOD

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un The present invention relates to a method of manufacturing a

guide d'onde pour émetteur-récepteur d'ondes électromagnétiques fonc- waveguide for an electromagnetic wave transmitter-receiver

tionnant dans la gamme des hyperfréquences et un guide d'ondes obtenu in the microwave range and a waveguide obtained

par ce procédé.by this method.

Un guide d'onde électromagnétique est constitué par un milieu diélectrique, en général de l'air, entouré par une enveloppe métallique de An electromagnetic waveguide is constituted by a dielectric medium, generally air, surrounded by a metallic shell of

section généralement circulaire ou rectangulaire. generally circular or rectangular section.

Les guides d'onde sont souvent utilisés dans le domaine des ondes électromagnétiques dites hyperfréquences pour assurer la liaison entre l'antenne d'émission ou l'antenne de réception et l'étage amplificateur de l'émetteur ou du récepteur Les structures de ces guides d'ondes sont très diverses, certains guides d'ondes ont une enveloppe métallique en acier inoxydable ou en laiton et sont argentés intérieurement, d'autres ont une enveloppe métallique intérieure conductrice des ondes hyperfréquences, Waveguides are often used in the field of microwave electromagnetic waves to provide the link between the transmitting antenna or the receiving antenna and the amplifier stage of the transmitter or receiver The structures of these guides waves are very diverse, some waveguides have a metal shell made of stainless steel or brass and are silvered internally, others have a metallic inner shell conducting microwave waves,

recouverte extérieurement par une matière isolante pour isoler thermi- externally covered by an insulating material to insulate thermal

quement l'enveloppe métallique intérieure du milieu extérieur. the inner metal envelope of the external environment.

Le choix d'une structure dépend du problème de transmission qui The choice of a structure depends on the transmission problem

est à résoudre Dans le cas par exemple d'une réception d'ondes électro- In the case of, for example, the reception of electronic waves

magnétiques provenant de satellites ou plus généralement de signaux magnetic signals from satellites or, more generally, signals

provenant de l'espace, les guides d'ondes isolés thermiquement sont préfé- from space, thermally insulated waveguides are preferred

rés à ceux qui n'ont pas cette caractéristique, car dans ce cas, le concepteur cherche à réaliser une isolation thermique la plus parfaite possible entre l'air ambiant et l'amplificateur à faible bruit qui reçoit les to those who do not have this feature, because in this case, the designer seeks to achieve the most perfect thermal insulation between the ambient air and the low noise amplifier that receives the

signaux de l'antenne par l'intermédiaire du guide d'onde de réception. signals from the antenna via the receiving waveguide.

Un problème se pose cependant pour l'utilisation des guides d'ondes isolés thermiquement par une gaine isolante extérieure lorsque However, a problem arises for the use of thermally insulated waveguides by an insulating outer sheath when

l'amplificateur à faible bruit du récepteur est un amplificateur paramé- the low noise amplifier of the receiver is a parametric amplifier

trique dont l'enceinte est maintenue à une température basse, de l'ordre de 20 C. On constate en effet, dans ce cas, que les calories du milieu extérieur sont transportées à l'intérieur de l'enceinte par la partie métallique du guide intérieur à la gaine isolante L'épaisseur relativement importante ( 2 mm) de la partie métallique contribue à une résistance thermique de celle-ci qui est faible Dans ces conditions, des variations This is because, in this case, the calories of the external medium are transported inside the enclosure by the metal part of the chamber. inner guide to the insulating sheath The relatively large thickness (2 mm) of the metal part contributes to a thermal resistance thereof which is low In these conditions, variations

brutales de température du milieu extérieur provoquent quasi instantané- brutal temperature of the external environment cause almost instantaneous

ment les mêmes variations de température à l'intérieur de l'enceinte et par voie de conséquence font apparaître à la sortie de l'amplificateur paramétrique un niveau de bruit correspondant important Comme ces perturbations peuvent être difficilement absorbées par les groupes de régulation de température de l'enceinte qui ont des temps de réponse trop importants, on a cherché à augmenter la résistance thermique de la partie métallique interne du guide d'onde en ramenant l'épaisseur, des parois à quelques dizaines de micron Une structure connue de ces guides d'ondes est constituée par des tuyaux rigides en matière plastique, séparés en deux parties dans le sens de leur longueur et dont la partie interne est The same temperature variations inside the chamber and consequently lead to the appearance of a corresponding high noise level at the output of the parametric amplifier. These disturbances can therefore be difficult to absorb by the temperature control groups of the amplifier. the enclosure which have too large response times, it was sought to increase the thermal resistance of the inner metal part of the waveguide by reducing the thickness, walls to a few tens of micron A known structure of these guides d wave consists of rigid plastic pipes, separated in two parts in the direction of their length and whose inner part is

métallisée pour permettre la propagation des ondes électromagnétiques. metallized to allow the propagation of electromagnetic waves.

Malheureusement la propagation des ondes électromagnétiques dans ce type de guides d'ondes ne s'effectue pas correctement car les procédés de moulage, de métallisation et de collage pour assembler les deux parties du guide d'onde ne permettent pas d'obtenir une géométrie et un état de surface satisfaisants En effet, le moulage de la matière plastique laisse des angles de dépouille qui font que la section du guide d'onde n'est pas constante sur toute sa longueur, la métallisation de la matière plastique est délicate et le collage dés deux parties du guide Unfortunately the propagation of electromagnetic waves in this type of waveguides is not carried out correctly because the molding, metallization and gluing processes for assembling the two parts of the waveguide do not make it possible to obtain a geometry and In fact, the molding of the plastic material leaves draft angles that make the section of the waveguide is not constant over its entire length, the metallization of the plastic is delicate and the bonding from two parts of the guide

provoque des discontinuités de surface. causes surface discontinuities.

Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités à l'aide d'un procédé de fabrication d'un guide d'onde électromagnétique ayant une enveloppe métallique recouverte d'une matière thermiquement The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by means of a method of manufacturing an electromagnetic waveguide having a metal casing covered with a thermally-heated material

isolante et dont l'épaisseur ne dépasse pas quelques dizaines de microns. insulation and whose thickness does not exceed a few tens of microns.

Grâce à l'invention, la résistance thermique du guide d'onde ainsi obtenu Thanks to the invention, the thermal resistance of the waveguide thus obtained

est satisfaisante pour ne pas augmenter le niveau du bruit des amplifica- is satisfactory not to increase the noise level of the amplifiers.

teurs paramétriques de réception La géométrie du guide d'onde obtenu est également satisfaisante pour permettre une transmission correcte des The geometry of the waveguide obtained is also satisfactory to allow a correct transmission of

ondes électromagnétiques.electromagnetic waves.

A cet effet l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un For this purpose, the subject of the invention is a method of manufacturing a

guide d'onde pour émetteur récepteur d'ondes électromagnétiques carac- waveguide for an electromagnetic wave transmitter

térisé en ce qu'il consiste à réaliser un noyau métallique d'électro- it consists of producing a metal core of electro-

formage en alliage léger dont les dimensions extérieures sont à peu près égales aux dimensions internes de l'enveloppe du guide d'onde à réaliser, à déposer par voie électrolytique une fine couche de laiton sur la surface externe du noyau d'électro-formage correspondant à la surface interne de l'enveloppe du guide à réaliser, à déposer par voie électrolytique une couche d'argent au-dessus de la couche de laiton puis une couche de cuivre au-dessus de la couche d'argent, à recouvrir la couche de cuivre ainsi obtenue d'une matière plastique, à dissoudre le noyau d'électro-formage et forming a light alloy whose outer dimensions are approximately equal to the internal dimensions of the envelope of the waveguide to be produced, electrolytically depositing a thin layer of brass on the outer surface of the corresponding electroforming core on the inner surface of the envelope of the guide to be made, to deposit electrolytically a layer of silver above the brass layer and a layer of copper above the silver layer, to cover the layer of copper thus obtained from a plastic material, dissolving the electroforming core and

la couche de laiton de manière à faire apparaître la couche d'argent. the brass layer so as to reveal the silver layer.

L'invention a également pour objet un guide d'onde obtenu par le procédé précité caractérisé en ce qu'il comprend deux brides, une The subject of the invention is also a waveguide obtained by the aforementioned method, characterized in that it comprises two flanges, a

enveloppe métallique pour le guidage des ondes électromagnétiques, re- metal shell for the guidance of electromagnetic waves,

liant les deux brides entre elles, constituée par une couche d'argent et une couche de cuivre entourant la couche d'argent pour maintenir en place les binding the two flanges together, consisting of a layer of silver and a layer of copper surrounding the silver layer to hold in place the

deux brides et comprenant également une couche d'enrobage de l'enve- two flanges and also comprising a coating layer of the enve-

loppe métallique en matière plastique, placée dans l'espace situé entre les plastic metal lump, placed in the space between the

deux brides.two flanges.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront Other features and advantages of the invention will become apparent

au cours de la description faite au regard des dessins annexés donnés during the description made with reference to the attached drawings given

uniquement à titre d'exemple et dans lesquels les figures la à lg illustrent only by way of example and in which FIGS. 1a to 1b illustrate

les différentes étapes du procédé selon l'invention. the different steps of the method according to the invention.

Le noyau d'électro-formage utilisé est représenté à la figure la, il se compose d'un corps allongé 1 en alliage léger d'aluminium du type AU 4 G renfermant 4 % de cuivre et 1 % de magnésium Dans une première étape, le noyau 1 est usiné de manière à présenter une section constante rectangulaire ou circulaire correspondant à la forme du guide d'onde souhaité et dont les dimensions sont à peu près celles intérieures de l'enveloppe du guide d'onde à réaliser Le noyau 1 est éventuellement percé d'un trou 2 le traversant sur toute sa longueur Les extrémités du noyau sont formées par deux faces planes 3 et 4 perpendiculaires à l'axe The electroforming core used is represented in FIG. 1a, it consists of an elongated body 1 made of AU 4G aluminum light alloy containing 4% copper and 1% magnesium. In a first step, the core 1 is machined so as to have a rectangular or circular constant section corresponding to the shape of the desired waveguide and whose dimensions are approximately those inside the envelope of the waveguide to be produced. The core 1 is possibly pierced with a hole 2 passing through it over its entire length The ends of the core are formed by two plane faces 3 and 4 perpendicular to the axis

longitudinal du noyau.longitudinal of the nucleus.

Dans une deuxième étape représentée à la figure lb des plaques en matière plastique sont appliquées sur les faces d'extrémités 3 et 4 du noyau 1 pour les préserver de l'attaque des agents chimiques utilisés dans In a second step shown in FIG. 1b, plastic plates are applied to the end faces 3 and 4 of the core 1 in order to preserve them from the attack of the chemical agents used in

la suite du procédé.following the process.

Dans une troisième étape représentée à la figure lc une première In a third step represented in FIG.

couche 7 de laiton, d'environ 2 microns, est déposée par voie électro- layer 7 of brass, approximately 2 microns thick, is deposited electronically

chimique sur le noyau 1 Cette opération est effectuée après avoir au préalable constitué sur le noyau 1 une couche d'adhérence de zinc, obtenue par exemple par immersion du noyau I dans un bain à 250 C, de soude OHNA à 450 g par litre, d'oxyde de zinc Zn O à 50 g par litre et de This operation is carried out after having previously constituted on the core 1 a zinc adhesion layer, obtained for example by immersion of the core I in a 250 C bath, OHNA soda at 450 g per liter, zinc oxide ZnO at 50 g per liter and

chlorure de fer à lg par litre.iron chloride at lg per liter.

Le dépôt du laiton pourra être obtenu en utilisant un électrolyte composé de cyanure de cuivre CN CU à 52 g/litre, de cyanure de zync CN 2 Zn à 12 g/litre, de cyanure de sodium CN Na à 85 g/litre, de carbonate de sodium C 03 Na 2 à 30 g/litre, de chlorure d'amoniac NH 4 Cl à 28 g/litre The deposition of the brass may be obtained by using an electrolyte composed of CN CN copper cyanide at 52 g / liter, CN 2 Zn zync cyanide at 12 g / liter, sodium cyanide CN Na at 85 g / liter, sodium carbonate C 03 Na 2 at 30 g / liter, ammonia chloride NH 4 Cl at 28 g / liter

et de cyanure libre à 5 g/litre.and free cyanide at 5 g / liter.

Après le dépôt de la couche de laiton, la quatrième étape du procédé représentée à la figure Id consiste à déposer une couche d'argent 8 d'environ 7 microns d'épaisseur Ce dépôt est effectué par voie électrolytique en utilisant un électrolyte à 20 C constitué par exemple par un sel d'argent Ag(CN)2 K à 55 g/litre, du cyanure de potassium CNK à After the deposition of the brass layer, the fourth step of the process shown in FIG. 1D consists in depositing a silver layer 8 approximately 7 microns thick. This deposition is carried out electrolytically using a 20 C electrolyte. consisting for example of a silver salt Ag (CN) 2 K at 55 g / liter, CNK potassium cyanide at

g/litre, du carbonate de potassium à 20 g/litre. g / liter, potassium carbonate at 20 g / liter.

Après le dépôt de la couche d'argent, la cinquième étape du procédé représenté à la figure le consiste à positionner deux brides de laiton 9 et 10 sur la couche d'argent précédemment obtenue, chacune étant en contact avec les -plaques de protection 5 et 6 et à les rendre solidaires de la couche d'argent par un dépôt électrolytique d'une couche de cuivre au-dessus de la couche d'argent, de 40 microns environ d'épaisseur. On pourra utiliser comme électrolyte pour effectuer le dépôt du cuivre une solution composée de sulfate de cuivre 504 Cu à 1 O Og/litre, After the deposition of the silver layer, the fifth step of the process shown in FIG. 1c consists in positioning two brass flanges 9 and 10 on the previously obtained silver layer, each being in contact with the protective plates 5 and 6 and make them integral with the silver layer by electrolytic deposition of a layer of copper above the silver layer, about 40 microns thick. It is possible to use as electrolyte for depositing copper a solution composed of copper sulphate 504 Cu at 10 g / liter,

d'acide sulfirique H 2 SQ 4 à 180 g/litre, et de chlore à 0,05 g/litre. Sulfuric acid H 2 SQ 4 at 180 g / liter, and chlorine at 0.05 g / liter.

A la sixième étape, représentée à la figure If, les plaques 5 et 6 de protection sont retirées et l'espace entre les brides 9 et 10 est rempli par une matière plastique thermiquement isolante 12 constituée, par In the sixth step, shown in Figure If, the plates 5 and 6 of protection are removed and the space between the flanges 9 and 10 is filled by a thermally insulating plastic material 12 constituted by

exemple, d'une résine en polyuréthane dont l'épaisseur doit être déter- example, a polyurethane resin whose thickness must be determined

minée, suivant les applications, en fonction de l'isolement thermique recherché. Enfin, lorsque la polymérisation de la résine est terminée, l'étape finale du procédé, représentée à la figure Ig, consiste à dissoudre le noyau l à l'aide d'une première solution constituée, par exemple, par de la soude caustique OH NA à l O Og/litre, à la température de 70 C puis à éliminer la couche de laiton 7 à l'aide d'une solution, composée d'acide sulfurique H 2 504 à 75 % et d'acide nitrique HNO 3 à 25 % pour faire apparaître la 1 O couche d'argent 8 On pourra à la fin de cette étape procéder à une argenture supplémentaire de la couche d'argent de façon à améliorer l'état de surface de la couche métallique servant à la propagation des depending on the application, depending on the desired thermal insulation. Finally, when the polymerization of the resin is complete, the final step of the process, represented in FIG. 1g, consists in dissolving the core 1 with the aid of a first solution constituted, for example, by caustic soda. NA at 10 g / liter, at a temperature of 70 ° C., then removing the brass layer 7 using a solution composed of 75% sulfuric acid H 2 504 and nitric acid HNO 3 to 25% to reveal the 1 O layer of silver 8 It will be possible at the end of this step proceed to additional silvering of the silver layer so as to improve the surface state of the metal layer for the propagation of the

ondes électromagnétiques.electromagnetic waves.

Le guide d'onde obtenu par le procédé qui vient d'être décrit est représenté à la figure lg, il est constitué par deux brides 9 et 10, une The waveguide obtained by the process which has just been described is represented in FIG. 1g, it consists of two flanges 9 and 10, one

enveloppe métallique, servant à la propagation de l'onde électromagné- metal shell, used to propagate the electromagnetic wave

tique, relie les deux brides 9 et 10 et est constituée par une couche d'argent 8 ayant à peu près 2 microns d'épaisseur et par une couche de cuivre ayant à peu près 5 microns d'épaisseur entourant la couche d'argent pour maintenir en place les deux brides L'espace entre les deux brides 9 et 10 est rempli par la matière plastique 12 qui assure à la fois l'isolation It connects the two flanges 9 and 10 and consists of a silver layer 8 having approximately 2 microns in thickness and a copper layer approximately 5 microns thick surrounding the silver layer. hold in place the two flanges The space between the two flanges 9 and 10 is filled by the plastic material 12 which ensures both the insulation

thermique recherchée et la rigidité du guide d'onde ainsi constitué. sought thermal and stiffness of the waveguide thus formed.

Bien que les principes de la présente invention aient été décrits cidessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, il faut Although the principles of the present invention have been described above in relation to a particular embodiment, it is necessary to

comprendre que la description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne understand that the description has been made only as an example and

limite pas la portée de l'invention. does not limit the scope of the invention.

Claims

1 Method of manufacturing a waveguide for transmitter-

an electromagnetic wave receiver, characterized in that it consists in producing a light alloy electro-forming metal core (1) whose external dimensions correspond approximately to the internal dimensions of the envelope of the waveguide to performing, electrolytically depositing a thin layer of brass (7) on the surface of the electroforming core corresponding to the inner surface of the envelope of the guide to be produced, electrolytically depositing a layer of silver ( 8)

above the brass layer (7) and then a layer of copper (11) over

above the silver layer (8), to cover the copper layer (11) thus obtained with a plastic material, to dissolve the electroforming core (1) and the brass layer (7) so as to appear the layer

of money (8).

Process according to Claim 1, characterized in that the electroforming core (1) consists of an elongated alloy body

light aluminum.

Process according to any one of claims 1 and 2,

characterized in that the lightweight aluminum alloy contains 4% copper

and 1% magnesium.

Process according to one of Claims 1 to 3,

characterized in that the deposition of the brass layer (7) is carried out

after having previously deposited a zinc adhesion layer.

Method according to any one of the preceding claims,

characterized in that the deposition of the zinc layer is chemically obtained by immersing the core in a 450 g / liter sodium hydroxide bath, 50 g / liter zyncoxide and Ig iron chloride. /liter.

Process according to any one of the preceding claims,

characterized in that the deposition of brass is obtained using an electrolyte composed of 52 g / l copper cyanide, 12 g / l zinc cyanide, 85 g / l sodium cyanide, g / liter, ammonia chloride at 28 g / liter and free cyanide at g / liter.

Method according to one of the preceding claims,

characterized in that the deposition of the silver layer (8) is carried out using an electrolyte consisting of a silver salt, cyanide of

potassium and potassium carbonate.

Process according to any one of the preceding claims,

characterized in that the thickness of the deposited silver layer (8)

does not exceed 7 microns thick.

Process according to any one of the preceding claims,

characterized in that the deposition of the copper layer (11) takes place using an electrolyte composed of copper sulphate at 10 g / liter, of acid

sulfuric acid at 180 g / liter and chlorine at 0.05 g / liter.

Method according to any one of the preceding claims

characterized in that the electroforming core (1) is dissolved with a solution of caustic soda at 10 g / liter and at a temperature of 70 ° C.

A process according to any one of the preceding claims

characterized in that the brass layer (7) is dissolved by means of a

solution composed of 75% sulfuric acid and 25% nitric acid.

12 Waveguide characterized in that it comprises two flanges (9,

10), a metal casing for guiding the electromagnetic waves

ticks, connecting the two flanges together, consisting of a silver layer (8) and a copper layer (11) surrounding the silver layer to hold the two flanges in position and also comprising a coating layer (12). ) of the metal shell, of plastic, placed

in the space between the two flanges.

Waveguide according to Claim 12, characterized in that

the thickness of the silver layer (8) is approximately 7 microns.

Waveguide according to Claims 12 and 13, characterized in that

that the thickness of the copper layer (I 1) is approximately 40 microns.