FR2554644A1 - Connection element and connector for an ultrahigh-frequency coaxial line subjected to a space environment - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a connection element for producing a transition between a semi-rigid coaxial cable 10 and an ultrahigh-frequency cavity 20. According to the invention there are provided a conducting body 30, an insulator 40 receiving the core of the coaxial cable, a conducting cover 50 screwed onto the body and a sleeve 60 in the form of a conical pincer for mechanically retaining the coaxial cable on the body. The electrical and thermal continuity between the reinforcing element of the coaxial cable and the external member 20 is provided by the elongate rear portion 51, which has a slot 52, of the cover, which rear portion is clamped against the reinforcing element of the coaxial cable by suitable clamping means. By symmetrically arranging two elements according to the invention, it is also possible to produce a connector for connecting two semi-rigid ultrahigh-frequency coaxial cables end to end.

Description

La présente invention concerne un élément de connexion, ainsi qu'un connecteur, pour une ligne hyperfréquence en forme de coaxial semi-rigide soumise à un environnement spatial. The present invention relates to a connection element, as well as a connector, for a microwave line in the form of a semi-rigid coaxial subjected to a spatial environment.

L'environnement spatial impose aux éléments qui y sont soumis des contraintes sévères en ce qui concerne la fiabilité électrique et mécanique d'ensemble, et notamment la tenue en température et la tenue aux vibra- tions et aux chocs. The space environment imposes on the elements subjected to it severe constraints with regard to the overall electrical and mechanical reliability, and in particular the temperature resistance and the resistance to vibrations and shocks.

En ce qui concerne plus particulièrement la tenue en température, il a été constaté que les connecteurs classiquement utilisés dans ce genre d'application, et qui comportent des liaisons par soudure à l'étain, ne supportent généralement pas des températures inférieures à -65 C, alors que la température extérieure peut atteindre -1000C à -1300C. With regard more particularly to the temperature resistance, it has been found that the connectors conventionally used in this type of application, and which comprise connections by soldering with tin, generally do not withstand temperatures below -65 ° C. , while the outside temperature can reach -1000C to -1300C.

Une solution consiste alors à enrober les connecteurs pour les protéger du froid intense, mais cette technique n'est pas toujours applicable dans certaines configurations, notamment lorsqu'il s'agit d'alimenter des antennes situées en bout d'un bras du satellite. One solution then consists in coating the connectors to protect them from the intense cold, but this technique is not always applicable in certain configurations, in particular when it is a question of feeding antennas situated at the end of an arm of the satellite.

L'invention propose précisément un connecteur qui pallie cette difficulté, grâce à une liaison électrique sans soudure. Il est ainsi possible d'obtenir un fonctionnement satisfaisant pour une gamme de températures au moins aussi étendue que -15O0C à +1550C. The invention precisely proposes a connector which overcomes this difficulty, thanks to a seamless electrical connection. It is thus possible to obtain satisfactory operation for a temperature range at least as wide as -15O0C to + 1550C.

En outre, le connecteur de l'invention permet d'assurer une excellente conduction thermique entre la ligne coaxiale et l'organe sur lequel celle-ci est connectée. In addition, the connector of the invention ensures excellent thermal conduction between the coaxial line and the member to which it is connected.

Il est en effet important de toujours disposer de ponts thermiques entre les différents éléments du satellite, de manière à homogénéiser la température des différents points de celui-ci. Le connecteur proposé permet précisément d'assurer cette fonction, à la différence des connecteurs jusqu'à présent utilisés.It is indeed important to always have thermal bridges between the different elements of the satellite, so as to homogenize the temperature of the different points of it. The proposed connector precisely enables this function to be performed, unlike the connectors hitherto used.

On constatera en outre que le connecteur de l'invention présente un nombre très réduit de pièces, et que son montage est particulièrement aisé en raison de l'absence de soudure. La fiabilité du connecteur et sa tenue aux vibrations et aux chocs est améliorée d'autant, tout en conservant des performances électriques (taux d'ondes stationnaires, isolement) et mécaniques au moins équivalentes à celles des connecteurs classiques. It will also be noted that the connector of the invention has a very small number of parts, and that its assembly is particularly easy due to the absence of solder. The reliability of the connector and its resistance to vibrations and shocks is further improved, while retaining electrical (stationary wave rate, isolation) and mechanical performance at least equivalent to that of conventional connectors.

Selon l'invention, l'élément de connexion comprend un corps conducteur, solidaire de l'organe extérieur et
relié électriquement et thermiquement à celui-ci, pourvu
d'un passage axial recevant l'extrémité du coaxial, ce
passage comportant une région tronconique de section au
moins égale à la section de l'armature du coaxial, un isolateur, recevant et immobilisant l'extrémité
dénudée, émergeant du passage du corps conducteur de l'amie
du coaxial, un couvercle conducteur, apte à être solidarisé au
corps, pourvu d'un passage axial de section sensiblement
égale à la section de l'armature du coaxial,
ce couvercle comportant des moyens de fixation et de serrage sur le corps, aptes à rapprocher axialement corps et couvercle, et assurant en outre la liaison électrique et thermique entre ces deux éléments,
ce couvercle comportant en outre une partie postérieure allongée et fendue, pourvue de moyens de serrage radial pour assurer la liaison électrique et thermique entre le couvercle et l'armature du coaxial, un manchon, de forme intérieure cylindrique de section
sensiblement égale à celle de l'armature du coaxial, et
de forme extérieure tronconique homologue de la surface
intérieure tronconique du corps, ce manchon étant inter
calé entre le corps et le couvercle et étant fendu, de
manière à former pince de serrage du coaxial lors du
rapprochement du couvercle et du corps.According to the invention, the connection element comprises a conductive body, integral with the external member and
electrically and thermally connected thereto, provided
an axial passage receiving the end of the coaxial, this
passage with a frustoconical region of section at
less equal to the section of the armature of the coaxial, an insulator, receiving and immobilizing the end
naked, emerging from the conductive body of the friend
of the coaxial, a conductive cover, capable of being secured to the
body, provided with an axial passage of substantially cross section
equal to the cross-section of the coaxial reinforcement,
this cover comprising fixing and tightening means on the body, capable of bringing the body and cover axially closer together, and also ensuring the electrical and thermal connection between these two elements,
this cover further comprising an elongated and slit rear part, provided with radial clamping means to ensure the electrical and thermal connection between the cover and the coaxial reinforcement, a sleeve, of cylindrical internal shape of section
substantially equal to that of the coaxial reinforcement, and
of frustoconical external shape homologous to the surface
frustoconical interior of the body, this sleeve being inter
wedged between the body and the cover and being split,
so as to form a coaxial collet when
approximation of the cover and the body.

Un tel élément de connexion permet de réaliser une transition entre la ligne coaxiale d'alimentation et une cavité (guide d'ondes circulaire ou rectangulaire, cornetd'émission )pour exciter celle-ci. Such a connection element allows a transition to be made between the coaxial supply line and a cavity (circular or rectangular waveguide, emission horn) to excite the latter.

Inversement, il est possible d'accoupler le coaxial à une source hyperfréquence pour faire transiter l'énergie émise par celle-ci vers un organe situé à distance. Conversely, it is possible to couple the coaxial to a microwave source to transmit the energy emitted by it to an organ located at a distance.

Dans un premier mode de réalisation, l'extrémité dénudée de l'âme du coaxial émerge à l'intérieur d'une cavité délimitée par l'organe extérieur sur lequel est raccordée la ligne, et y est prolongée de manière à y former élément rayonnant d'excitation. In a first embodiment, the stripped end of the coaxial core emerges inside a cavity delimited by the external member to which the line is connected, and is extended therein so as to form a radiating element therein. of excitement.

Dans un second mode de réalisation, il est prévu un élément rayonnant d'excitation émergeant à l'intérieur de cette cavité, cet élément rayonnant étant solidaire de l'isolateur et pourvu en partie postérieure d'une pince fendue recevant l'extrémité dénudée de l'amie du coaxial. In a second embodiment, there is provided a radiating excitation element emerging inside this cavity, this radiating element being integral with the insulator and provided in the rear part with a split clamp receiving the stripped end of the coaxial friend.

L'élément de connexion selon l'invention permet également de réaliser un connecteur pour relier bout à bout deux coaxiaux hyperfréquences semi-rigides. A cette fin, le connecteur comprend deux éléments de connexion tels que ceux qui ont été précédemment exposés, ces éléments étant disposés symétriquement, et l'isolateur supportant un élément central de liaison en forme de pince fendue recevant et reliant ensemble les âmes des deux coaxiaux. The connection element according to the invention also makes it possible to produce a connector for connecting end to end two semi-rigid microwave coaxials. To this end, the connector comprises two connection elements such as those which have been previously exposed, these elements being arranged symmetrically, and the insulator supporting a central connecting element in the form of a split clamp receiving and connecting together the cores of the two coaxials .

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 représente une vue en coupe, selon la ligne I-I de la figure 2, de l'élément de connexion de l'invention,
la figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne II-II de la figure 1-, du couvercle de cet élément
la figure 3 correspond à une variante de la figure 1, dans laquelle l'élément rayonnant est constitué par une pièce rapportée,
la figure 4 est une vue en coupe d'un connecteur de liaison pour deux coaxiaux disposés bout à bout.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description below, made with reference to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 represents a sectional view, along line II of FIG. 2, of the connection element of the invention,
Figure 2 is a sectional view along line II-II of Figure 1- of the cover of this element
FIG. 3 corresponds to a variant of FIG. 1, in which the radiating element is constituted by an insert,
Figure 4 is a sectional view of a connecting connector for two coaxials arranged end to end.

Sur la figure 1, la référence 10 désigne le coaxial à raccorder sur un organe extérieur 20. Le coaxial est du type semi-rigide ; il comprend une âme centrale 11 et une armature extérieure 12 non isolée (tout au moins dans la région du connecteur), un diélectrique 13 séparant l'âne et l'armature. In FIG. 1, the reference 10 designates the coaxial to be connected to an external member 20. The coaxial is of the semi-rigid type; it comprises a central core 11 and an uninsulated outer frame 12 (at least in the region of the connector), a dielectric 13 separating the donkey and the frame.

Sur l'organe extérieur 20 est fixé mécaniquement, et relié électriquement, un corps 30 en matériau conducteur. La liaison du corps à l'organe extérieur peut par exemple être réalisée au moyen de vis (non représen8es) introduites dans un alésage 31 du corps et vissées dans un trou taraudé 21 de l'organe 20. Il est important que, outre la liaison électrique entre ces deux éléments, une liaison thermique soit également assurée, ce que permet grécisément le serrage au moyen de vis. On the external member 20 is mechanically fixed, and electrically connected, a body 30 of conductive material. The connection of the body to the external member can for example be carried out by means of screws (not shown) introduced into a bore 31 of the body and screwed into a tapped hole 21 of the member 20. It is important that, in addition to the connection electric between these two elements, a thermal connection is also ensured, which allows tightening by means of screws.

Le corps 30 maintient en place un isolateur 40, qui traverse la paroi de l'organe 20 et qui sert à guider l'extrémité dénudée émergente îîa de l'ame 11 du coaxial. The body 30 holds in place an insulator 40, which passes through the wall of the member 20 and which serves to guide the exposed bare end of the core 11 of the coaxial.

Cette extrémité émergente, prolongée, peut notamment constituer l'élément d'excitation d'une cavité hyperfréquence 22 (guide d'ondes ou cornet d'émission ) délimitée par l'organe 20.This emerging, extended end may in particular constitute the excitation element of a microwave cavity 22 (waveguide or emission horn) delimited by the member 20.

A son extrémité postérieure, le corps 30 reçoit un couvercle 50, également conducteur, pouvant être solidarisé au corps, par exemple par un taraudage 53 homologue d'un filetage 33 pratiqué sur le corps. Le vissage du couvercle sur le corps permettra ainsi de rapprocher axialement les deux éléments, et d'assurer en outre leur liaison électrique aussi bien que thermique. At its rear end, the body 30 receives a cover 50, also conductive, which can be secured to the body, for example by a thread 53 homologous with a thread 33 made on the body. The screwing of the cover on the body will thus bring the two elements axially closer, and also ensure their electrical as well as thermal connection.

Enfin, un manchon 60 est inséré entre le couvercle et le corps. La surface intérieure 61 de ce manchon est cylindrique, de section sensiblement égale à celle de l'armature du coaxial ; la surface extérieure 62 est par contre tronconique, et sa forme est homologue de celle d'une surface intérieure 32 du corps, également tronconique. Finally, a sleeve 60 is inserted between the cover and the body. The internal surface 61 of this sleeve is cylindrical, of section substantially equal to that of the frame of the coaxial; the outer surface 62 is on the other hand frustoconical, and its shape is homologous to that of an inner surface 32 of the body, also frustoconical.

Ce manchon comporte une fente 63, de manière à former pince de serrage du coaxial lors du vissage du couvercle sur le corps (le coaxial étant préalablement introduit dans les différents éléments jusu'à venir en butée avec un épaulement 34 du corps). This sleeve has a slot 63 so as to form a clamp for clamping the coaxial when the cover is screwed onto the body (the coaxial being previously introduced into the various elements until it comes into abutment with a shoulder 34 of the body).

Le manchon 60 assure, après serrage du couvercle, la solidarisation mécanique du coaxial semi-rigide avec le corps, et donc avec l'organe extérieur 20. Ce mode de fixation évite le recours à une soudure à l'étain, dont la tenue en température n'est pas satisfaisante dans un environnement spatial. The sleeve 60 ensures, after tightening the cover, the mechanical connection of the semi-rigid coaxial with the body, and therefore with the external member 20. This method of fixing avoids the use of tin soldering, the resistance of which temperature is not satisfactory in a space environment.

Ce mode de fixation ne permet cependant pas d'assurer correctement la continuité de la liaison thermique entre l'armature du coaxial et l'organe extérieur 20. En effet, on constate en général que l'interface entre les surfaces tronconiques 32 et 62 constitue un obstacle à la circulation des calories. This method of attachment does not however allow the continuity of the thermal connection between the armature of the coaxial and the external member 20 to be properly ensured. In fact, it is generally observed that the interface between the frustoconical surfaces 32 and 62 an obstacle to the circulation of calories.

On prévoit donc, en partie postérieure du couvercle 50, une partie 51 allongée et pourvue d'une fente longitudinale 52 (également visible figure 2, qui représente une vue de bout et en coupe du couvercle 50), ainsi que des moyens de serrage radial de cette partie fendue 51, pour assurer la liaison électrique et thermique entre le couvercle et l'armature du coaxial. Ce serrage peut par exemple être réalisé auxmoyensde vis et d'écrous (non représentés) placés dans des alésages transversaux 54 de la partie fendue 51. Provision is therefore made, in the rear part of the cover 50, for an elongated part 51 provided with a longitudinal slot 52 (also visible in FIG. 2, which shows an end view and in section of the cover 50), as well as radial clamping means. of this split part 51, to ensure the electrical and thermal connection between the cover and the frame of the coaxial. This tightening can for example be carried out with means of screws and nuts (not shown) placed in transverse bores 54 of the split part 51.

Les différentes pièces de l'élément de connexion peuvent être réalisées dans des matériaux classiques, thermiquement et électriquement bons conducteurs, tels que par exemple le bronze au béryllium avec argenture de surface. The different parts of the connection element can be made of conventional materials, thermally and electrically good conductors, such as for example beryllium bronze with surface silvering.

La figure 3 représente une variante dans laquelle l'élément rayonnant excitant la cavité 22 est constitué par une pièce rapportée 70 présentant une protubérance antérieure 71 formant l'élément rayonnant proprement dit, un épaulement central 72 permettant son serrage et son maintien en place entre les deux éléments 41 et 42 de l'isolateur, ainsi qu'une partie postérieure 73 en forme de pince fendue recevant l'extrémité dénudée 11b de l'amie du coaxial. FIG. 3 represents a variant in which the radiating element exciting the cavity 22 is constituted by an insert 70 having an anterior protuberance 71 forming the radiating element proper, a central shoulder 72 allowing it to be clamped and held in place between the two elements 41 and 42 of the insulator, as well as a rear part 73 in the form of a split clip receiving the stripped end 11b of the coaxial friend.

La figure 4 représente un connecteur permettant non plus de réaliser une transition coaxial -guide d'ondes, mais destiné à relier bout à bout deux coaxiaux 10, 10'. FIG. 4 represents a connector which no longer makes it possible to make a coaxial transition-waveguide, but intended to connect end to end two coaxials 10, 10 ′.

Ce connecteur comprend deux éléments de connexion 20, 30, 50, 60 et 20', 30' et 50', 60' identiques à l'élément de la figure 1 et disposés symétriquement. L'isolateur central 40 supporte un élément conducteur central de liaisons 80 comprenant deux pinces fendues 81, 81' opposées recevant et reliant ensemble les âmes 11, 11' de chacun des deux câbles coaxiaux.This connector includes two connection elements 20, 30, 50, 60 and 20 ', 30' and 50 ', 60' identical to the element in Figure 1 and arranged symmetrically. The central insulator 40 supports a central conductive element of connections 80 comprising two opposite split clamps 81, 81 'receiving and connecting together the cores 11, 11' of each of the two coaxial cables.

La liaison entre les deux coaxiaux est donc assurée avec une excellente continuité électrique aussi bien que thermique entre les armatures des deux coaxiaux.  The connection between the two coaxials is therefore ensured with excellent electrical as well as thermal continuity between the armatures of the two coaxials.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Un élément de connexion, pour relier électriquement, mécaniquement et thermiquement une ligne hyperfréquence constituée d'un coaxial semi-rigide (10) à un organe extérieur (20) en bout de cette ligne, caractérisé en ce qu'il comprend . un corps conducteur (30), solidaire de l'organe extérieur 1. A connection element, for electrically, mechanically and thermally connecting a microwave line consisting of a semi-rigid coaxial (10) to an external member (20) at the end of this line, characterized in that it comprises. a conductive body (30), integral with the external member et relié électriquement et thermiquement à celui-ci, and electrically and thermally connected to it, pourvu d'un passage axial recevant l'extrémité du coaxial, provided with an axial passage receiving the end of the coaxial, ce passage comportant une région tronconique (32) de this passage comprising a frustoconical region (32) of section au moins égale à la section de l'armature (12) du section at least equal to the section of the armature (12) of the coaxial, un isolateur (40), recevant et immobilisant l'extrémité coaxial, an isolator (40), receiving and immobilizing the end dénudée, émergeant du passage du corps conducteur de l'amie  naked, emerging from the conductive body of the friend (11) du coaxial, un couvercle (50) conducteur, apte à être solidarisé au corps, pourvu a d'un passage axial de section sensiblement  (11) of the coaxial, a conductive cover (50), able to be secured to the body, provided with an axial passage of substantially section égale à la section de l'armature du coaxial, equal to the cross-section of the coaxial reinforcement, ce couvercle comportant des moyens (53) de fixation et de serrage sur le corps, aptes à rapprocher axiale- ment corps et couvercle, et assurant en outre la liaison électrique et thermique entre ces deux éléments, this cover comprising means (53) for fixing and clamping on the body, capable of bringing the body and cover axially closer together, and further ensuring the electrical and thermal connection between these two elements, ce couvercle comportant en outre une partie postérieure (51) allongée et fendue (52), pourvue de moyens (54) de serrage radial pour assurer la liaison électrique et thermique entre le couvercle et l'armature du coaxial, un manchon (60), de forme intérieure (61) cylindrique de this cover further comprising an elongated and slit rear part (51), provided with means (54) for radial clamping to ensure the electrical and thermal connection between the cover and the frame of the coaxial, a sleeve (60), internally (61) cylindrical section sensiblement égale à celle de l'armature du coaxial, section substantially equal to that of the coaxial reinforcement, et de forme extérieure (62) tronconique homologue de la and of frustoconical external shape (62) homologous to the surface intérieure (32) tronconique du corps, ce manchon frustoconical inner surface (32) of the body, this sleeve étant intercalé entre le corps et le couvercle et étant being interposed between the body and the cover and being fendu (63), de manière à former pince de serrage du coaxial split (63), so as to form a coaxial clamp lors du rapprochement du couvercle et du corps.  when the cover and the body are brought together. 2. Un élément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe extérieur délimite une cavité hyperfréquence (22), et en ce que l'extrémité dénudée (11) de l'âme du coaxial émerge à l'intérieur de cette cavité et y est prolongée de manière à y former élément rayonnant d'excitation (lia).  2. A connection element according to claim 1, characterized in that the external member delimits a microwave cavity (22), and in that the stripped end (11) of the core of the coaxial emerges inside this cavity and is extended therein so as to form there a radiating excitation element (lla). 3. Un élément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe extérieur délimite une cavité hyperfréquence (22), et en ce qu'il est prévu un élément rayonnant d'excitation (71) émergeant à l'intérieur de cette cavité, cet élément rayonnant étant solidaire de l'isolateur (41, 42) et pourvu en partie postérieure d'une pince fendue (73) recevant l'extrémité dénudée (1lob) de l'amie du coaxial. 3. A connection element according to claim 1, characterized in that the external member delimits a microwave cavity (22), and in that there is provided a radiating excitation element (71) emerging inside this cavity, this radiating element being integral with the insulator (41, 42) and provided in the rear part with a split clamp (73) receiving the stripped end (11b) of the coaxial friend. 4. Un élément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (30) comprend, à l'int6- rieur du passage axial, un épaulement (34) formant butée pour l'armature du coaxial introduit dans ledit passage. 4. A connection element according to claim 1, characterized in that the body (30) comprises, inside the axial passage, a shoulder (34) forming a stop for the reinforcement of the coaxial introduced into said passage. 5. Un connecteur pour relier bout à bout deux coaxiaux hyperfréquences semi-rigides (10, 10'), caracté- risé en ce qu'il comprend deux éléments de connexion (20 60, 20'-60') selon la revendication 1 disposés symétriquement, l'isolateur (40) supportant un élément central de liaison (80) en forme de pince fendue (81, 81') recevant et reliant ensemble les âmes (11, 11') des deux coaxiaux.  5. A connector for connecting end to end two semi-rigid microwave coaxials (10, 10 '), characterized in that it comprises two connection elements (20 60, 20'-60') according to claim 1 arranged symmetrically, the insulator (40) supporting a central connecting element (80) in the form of a split clamp (81, 81 ') receiving and connecting together the cores (11, 11') of the two coaxials.
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