FR2760294A1 - Colonnette d'accord micro-ondes rf a soufflet - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une colonnette d'accord réglable (20) pour micro-ondes RF à utiliser dans une cavité RF. Elle comprend : une colonnette d'accord creuse flexible (20) formée d'un seul tenant, disposée dans ladite cavité RF ; et un moyen (25 ; 26, 29) de modification et de réglage des dimensions de ladite colonnette d'accord dans ladite cavité RF. Celui-ci comprend de préférence un arbre d'entraînement (26) s'étendant à l'intérieur de ladite colonnette d'accord et connecté à ladite colonnette d'accord par son extrémité supérieure (27) et connecté à un écrou d'accord (29) par l'autre extrémité (28) dudit arbre d'entraînement. La colonnette peut par exemple comporter un soufflet d'un seul tenant, ou une partie supérieure ondulée flexible, ou une extrémité supérieure flexible généralement plate et un prolongement à configuration de plongeur superposé à celle-ci. L'invention concerne aussi un résonateur microondes qui comprend une cavité RF, et une colonnette d'accord et un moyen de modification et de réglage de ses dimensions décrits ci-dessus.
Description
La présente invention concerne des dispositifs micro-ondes et, plus
particulièrement, une colonnette d'accord réglable à utiliser dans une
cavité micro-ondes.
Des colonnettes d'accord réglables disposées dans une cavité micro- ondes sont utilisées dans de nombreux composants micro- ondes/radiofréquence, comme des guides d'ondes, des lignes à ondes électromagnétiques transverses ou ondes TEM, des filtres radiofréquence ou filtres RF, des résonateurs, etc. Généralement, le réglage d'une colonnette d'accord à l'intérieur
d'une cavité RF modifie les caractéristiques électriques du dispositif micro-
ondes. Des filtres à haute puissance qui utilisent des colonnettes d'accord sont utilisés depuis de nombreuses années pour des applications spatiales, des satellites, par exemple. Malheureusement, en raison des exigences de puissance ainsi que de la large plage de températures de fonctionnement classiques dans des applications dans l'espace, on trouve que les filtres à colonnettes d'accord réglables posent de nombreux problèmes. Par exemple, si des composants de filtres sont fixes, les métaux utilisés dans des filtres, comme l'aluminium se dilatent et se contractent lors des fortes variations de températures classiques dans des applications spatiales, ce qui modifie le comportement du filtre et limite rapidement sa capacité de performance. Les composants micro-ondes doivent non seulement satisfaire aux exigences thermiques des applications spatiales, mais ils doivent souvent aussi être réalisés pour prendre en compte des problèmes associés aux effets de la décharge auto-entretenue, désignée aussi par le terme anglo-saxon de "multipaction" et explicitée plus loin, et
de l'interférence par intermodulation passive, ou PIM.
L'effet de décharge auto-entretenue est une décharge sous vide produite par un champ radiofréquence entre une paire de surfaces. Une décharge auto-entretenue, ou avalanche, d'électrons résulte d'une émission secondaire d'électrons à partir de ces surfaces. Pour qu'il se produise une décharge disruptive auto-entretenue, la pression doit être suffisamment basse pour que le trajet moyen libre soit plus long que la distance de séparation entre électrodes. Ainsi, des électrons peuvent se propager directement entre les électrodes sans 6tre soumis à des collisions avec des molécules gazeuses. Lors de collisions de ces électrons avec les électrodes, ils libèrent des électrons secondaires pourvu que l'électron primaire possède une énergie suffisante et que le coefficient d'émission secondaire des surfaces d'électrodes soit supérieur à un. Si ceci se produit lorsque le champ électrique passe par zero, le champ électrique inversé accélère les électrons en retour à travers l'intervalle. Si le temps de transit des électrons à la traversée de l'intervalle est égal à la moitié du cycle du champ radiofréquence, les électrons secondaires formés par les électrons initiaux deviennent des électrons primaires pendant le demi-cycle suivant pour former un autre groupe d'électrons secondaires. De cette manière, de hautes densités d'électrons s'accumulent rapidement dans l'intervalle et il
en résulte une décharge disruptive.
Un autre problème posé par les applications spatiales est le risque d'interférences lié à une interférence par intermodulation passive, spécialement pour des systèmes de communications à canaux multiples pour lesquels le niveau de puissance radiofrèquence de sortie a augmenté
de façon significative ces dernières annees.
Il est bien connu que des harmoniques et des produits d'intermodulation, ou d'IM, sont engendrés lorsque deux signaux ou davantage sont appliqués à un élément de circuit non linéaire. Dans un circuit pratique de communications, les harmoniques et les produits d'intermodulation engendrés par les amplificateurs à haute puissance sont éliminés efficacement par filtrage en utilisant des filtres de transmission de
sortie. Pour des applications mobiles sur satellites, le gain d'émetteur-
récepteur requis est très élevé et il faut des filtres de sortie à haute réjection, par exemple à suppression de quelque 100 dB dans la bande de réception. Des composants passifs et des matières utilisés dans des satellites de communications peuvent présenter des caractéristiques tension/courant non linéaires et peuvent engendrer des harmoniques et des produits d'intermodulation. Puisque ces signaux parasites sont engendrés par des composants passifs, le nom d'intermodulation passive, ou PIM est attribué à ces signaux parasites. Bien que ces signaux soient produits à des niveaux très bas, les signaux d'intermodulation passive qui sont compris dans la bande de fréquence de réception peuvent provoquer de sérieux problèmes d'interférence s'ils sont engendrés après les filtres de sortie à haute réjection dans les antennes ou par des structures environnantes sur l'engin spatial, et s'ils sont captés par le système de communications. Une performance d'intermodulation passive est très critique pour des applications mobiles sur satellites. En raison de la basse fréquence de fonctionnement, UHF, bande L ou bande S, la technologie des guides d'ondes conduit à des composants trop grands et trop lourds pour
être acceptables et il faut utiliser en substitution la technologie coaxiale.
Cependant, des densités très élevées de courant, qui accroissent le risque de génération d'intermodulation passive, existent sur le conducteur central
d'une structure coaxiale.
Des jonctions métal isolant métal, ou MIM, qui sont exposées à des signaux à porteuses multiples peuvent provoquer un comportement non linéaire d'o peut résulter une intermodulation passive. Ces jonctions
sont provoquées par des oxydes qui se forment entre surfaces métalliques.
Des surfaces rugueuses peuvent empêcher un bon contact métal sur métal et peuvent aussi créer des jonctions non linéaires qui provoquent une intermodulation passive. Des contacts à très haute pression, ou encore des interfaces sans contact qui utilisent des isolants diélectriques sont obligatoires pour réduire le risque d'intermodulation passive. Ceci est particulièrement critique aux surfaces de concordance de composants coaxiaux de haute puissance pour lesquels un bon contact doit être maintenu dans une large plage de températures de fonctionnement. De tels dispositifs incluent, par exemple, des filtres coaxiaux micro-ondes
quart d'onde.
Pour clarifier en premier lieu l'état de l'art, on se référera à un filtre qui utilise une colonnette d'accord réglable et qui est décrit dans le brevet des ÉEtats Unis N 4 521 754 de Ranghelli et al. Le résonateur micro-ondes de Ranghelli et al inclut un boitier fermé de résonateur et un conducteur central creux dont une première extrémité est fixée au bas du boitier de résonateur et qui s'étend vers la paroi supérieure du boitier de résonateur. L'autre extrémité du conducteur central est espacée de la paroi supérieure et inclut un ensemble réglable de soufflet disposé coaxialement avec l'axe longitudinal du conducteur central. Un arbre d'entrainement non rotatif, mobile axialement, est
disposé à l'intérieur du conducteur central, coaxialement à l'axe de celui-
ci. Une première extrémité de l'arbre d'entrainement est fixée à l'ensemble de soufflet et l'autre extrémité de l'arbre d'entraînement est accouplée à un moyen d'entraînement disposé dans la paroi inférieure pour provoquer un déplacement axial de l'arbre d'entraînement afin de régler la longueur axiale de l'ensemble de soufflet, et par conséquent la longueur axiale du conducteur central, pour régler la fréquence de résonance du résonateur micro-ondes. Le boitier et le conducteur central sont en une matière à premier coefficient sélectionné de dilatation thermique et l'arbre d'entraînement est en une matière à deuxième coefficient sélectionné de dilatation thermique. Le premier et le deuxième coefficients de dilatation thermique sont sélectionnés de façon à minimiser une dérive de fréquence résonnante sous l'effet de variations de températures, ce qui réalise donc
une compensation de température pour le résonateur micro-ondes.
Le problème associé à l'utilisation de la structure de colonnette d'accord de Ranghelli est qu'elle n'est pas exempte d'interférence par intermodulation passive. En particulier, la structure de Ranghelli utilise un ensemble de colonnette à plusieurs composants qui introduit, lorsqu'ils sont assemblés, de nombreuses interfaces métal sur métal de par leur structure. Ce type de structure est donc sensible à la main d'oeuvre. En effet, toute défaillance de fabrication ou de main d'oeuvre, par exemple des bavures créées lors du montage de pièces, augmente la probabilité d'intermodulation passive. Par exemple, le nombre d'interfaces métal sur métal n'est pas inférieur à quatre dans la structure de Ranghelli et al; une première entre la vis et la calotte d'extrémité de la colonnette, une autre entre la calotte d'extrémité supérieure et l'extrémité supérieure du soufflet, une troisième entre l'extrémité inférieure du soufflet et la calotte d'extrémité inférieure et une quatrième entre la calotte d'extrémité inférieure et le boitier de colonnette. Puisque plusieurs pièces de cet ensemble sont dans le champ radiofréquence et sont assemblées à l'intérieur du résonateur, les interfaces métal sur métal des divers éléments peuvent potentiellement former une source majeure d'interférence par intermodulation passive. De plus, de façon inhérente à sa structure, la colonnette d'accord de Ranghelli doit être assemblée de
l'intérieur de la cavité.
Il existe donc un besoin d'une colonnette d'accord réglable pour
micro-ondes radiofréquence qui élimine les problèmes mentionnés ci-
dessus.
C'est donc un premier but de la présente invention que de réaliser une colonnette d'accord réglable pour micro-ondes RF qui est
formée d'un seul tenant dans un boitier d'une seule pièce.
C'est un deuxième but de la présente invention que de réaliser une colonnette d'accord réglable pour micro-ondes radiofréquence qui soit
d'un seul tenant avec le chassis de la cavité RF.
C'est un troisième but de la présente invention que de réaliser une colonnette d'accord réglable pour micro-ondes radiofréquence qui soit flexible et qui soit pourvue d'un soufflet formé d'un seul tenant, les dimensions de la colonnettes d'accord pouvant être réglées de l'extérieur
de la cavité.
Selon un premier aspect de la présente invention, il est donc réalisé une colonnette d'accord réglable pour micro-ondes RF à utiliser dans une cavité RF, caractérisée en ce qu'elle comprend: une colonnette d'accord creuse flexible formée d'un seul tenant, disposée dans ladite cavité RF; et un moyen de modification et de réglage des dimensions de ladite
colonnette d'accord dans ladite cavité RF.
Les avantages de la colonnette d'accord réglable pour micro-
ondes RF selon les principes de la présente invention sont la stabilité thermique et la performance améliorées de la cavité RF dans une large plage de températures. Des matières qui limitent les températures à l'intérieur de la cavité sont éliminées et, puisque aucun diélectrique ne pénètre dans la cavité, les pertes électriques sont réduites de façon significative. Les problèmes de dégazage sont éliminés en même temps que
le risque de corona, ce qui minimise le besoin d'analyse thermique.
L'ensemble de structure de la colonnette d'accord n'implique aucune opération ennuyeuse ou critique en ce qui concerne la main d'oeuvre, ce qui réduit le risque d'une interférence par intermodulation passive. De plus, puisque les dimensions de la colonnette d'accord peuvent être modifiées de l'extérieur de la cavité RF, il n'existe aucun besoin d'une matière très particulière, non métallique, à l'intérieur de la cavité, ce qui améliore les caractéristiques de décharge auto-entretenue de la cavité. De plus, l'élimination de composants séparés réduit de façon significative la
masse de la cavité RF.
De préférence, ladite colonnette d'accord comporte un soufflet formé d'un seul tenant, agencé selon l'axe de ladite colonnette d'accord et, on peut alors prévoir que ledit soufflet soit disposé à son extrémité supérieure ou, à son extrémité inférieure. Ladite colonnette d'accord peut comporter une partie supérieure
ondulée flexible.
Ladite colonnette d'accord peut comporter une extrémité supérieure flexible généralement plate et, en particulier, ladite colonnette d'accord peut alors comporter, au-dessus de
ladite extrémité supérieure, un prolongement à configuration de plongeur.
Ladite colonnette d'accord peut comporter un soufflet
longitudinal qui s'étend selon son axe.
Ladite colonnette d'accord peut être formée d'un seul tenant
avec le châssis de ladite cavité RF.
Ledit moyen de modification des dimensions de ladite colonnette d'accord peut comprendre: un arbre d'entrainement s'étendant à l'intérieur de ladite colonnette d'accord et connecté à ladite colonnette d'accord par son extrémité supérieure et connecté à un écrou d'accord par l'autre extrémité dudit arbre d'entraînement, et on peut dans ce cas prévoir que ledit arbre d'entraînement est fixé par vissage à l'extrémité supérieure de ladite colonnette d'accord en utilisant des filets à un premier pas, et à l'extrémité inférieure de ladite colonnette d'accord en utilisant des filets à un deuxième pas, et/ou que ledit arbre d'entraînement et ladite extrémité supérieure forment un premier arrêt mécanique lorsque ladite colonnette d'accord est totalement en extension et ledit arbre d'entraînement et ledit écrou d'accord forment un deuxième arrêt mécanique lorsque ladite colonnette
d'accord est totalement rétractée.
L'entrainement dudit moyen de modification des dimensions de ladite colonnette d'accord peut par exemple être pneumatique, ou
hydraulique, ou encore électromécanique.
On peut prévoir que les dimensions de ladite colonnette d'accord peuvent être réglées par modification de la température de la colonnette d'accord. Selon un deuxième aspect de la présente invention, il est réalisé un résonateur micro-ondes caractérisé en ce qu'il comprend: une cavité RF; une colonnette d'accord réglable de micro-ondes RF formée d'un seul tenant avec ladite cavité RF, ladite colonnette d'accord étant flexible et creuse, et un moyen de modification et de réglage des dimensions de ladite
colonnette d'accord dans ladite cavité RF.
Les buts, particularités et avantages de la présente invention exposés ci-dessus, ainsi que d'autres, ressortiront davantage de la
description détaillée d'un mode de réalisation préféré prise en conjonction
avec les dessins dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale qui illustre une colonnette d'accord pour résonateur microondes de l'art antérieur; la Fig. 2 est une vue en perspective, en partie en éclaté et en partie en arraché, qui illustre un résonateur micro-ondes de l'art antérieur; la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale qui illustre la colonnette d'accord réglable pour micro-ondes selon les principes de la présente invention; la Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale qui illustre la colonnette d'accord réglable pour micro-ondes selon le mode de réalisation préféré de l'invention; les Fig. Sa à 5c sont des vues en coupe longitudinale qui illustrent le fonctionnement du mécanisme de réglage du mode de réalisation de la Fig. 4; les Fig. 6a à 6d sont une vue en perspective et des vues en
coupe longitudinale illustrant la colonnette d'accord réglable pour micro-
ondes RF selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; les Fig. 7a à 7d sont une vue en perspective et des vues en
coupe longitudinale illustrant la colonnette d'accord réglable pour micro-
ondes RF selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; les Fig. 8a à 8d sont une vue en perspective et des vues en
coupe longitudinale illustrant la colonnette d'accord réglable pour micro-
ondes RF selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; les Fig. 9a à 9d sont une vue en perspective et des vues en
coupe longitudinale illustrant la colonnette d'accord réglable pour micro-
ondes RF selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; les Fig. 10a à 10d sont une vue en perspective et des vues en coupe longitudinale illustrant la colonnette d'accord réglable pour micro- ondes RF selon un sixième mode de réalisation de la présente invention; les Fig. lia à lld sont une vue en perspective et des vues en
coupe longitudinale illustrant la colonnette d'accord réglable pour micro-
ondes RF selon un septième mode de réalisation de la présente invention; La Fig. 12 est une représentation schématique qui illustre une manière de mettre en oeuvre le sixième mode de réalisation des Fig. 10a à d; la Fig. 13 est une représentation schématique qui illustre une autre manière de mettre en oeuvre le sixième mode de réalisation des Fig. 10a à 10d; et la Fig. 14 est une vue en perspective, en coupe transversale, d'une cavité de résonateur pour micro-ondes selon les principes de l'invention. On va maintenant décrire, en premier lieu, des modes de réalisation de colonnette d'accord pour résonateur micro- ondes selon l'art antérieur en se référant aux Fig. 1 et 2, puis des modes de réalisation
préférés de l'invention.
En se référant d'abord à la Fig. 1, il y est représenté une vue en coupe longitudinale qui illustre une colonnette d'accord de résonateur micro-ondes selon l'art antérieur. La Fig. 2 représente une vue en perspective, en partie en arraché et en partie en éclaté, d'un résonateur
micro-ondes qui utilise la colonnette d'accord de la Fig. 1.
En se référant aux Fig. 1 et 2, la colonnette d'accord inclut un conducteur central 3 dont une première extrémité 4 est fixée à la partie inférieure 5 du boitier de cavité. Le conducteur central 3 s'étend vers la paroi supérieure ou couvercle 2 du boitier 1 de cavité. L'autre extrémité du conducteur central porte un ensemble de soufflet réglable 6 disposé de manière coaxiale sur un axe longitudinal du conducteur central 3. Un arbre d'entrainement 7, qui est non rotatif, mais mobile axialement, est disposé de manière coaxiale à l'axe longitudinal du conducteur central 3 et à l'intérieur de celui-ci, l'une des extrémités de l'arbre d'entrainement 7 étant fixée à l'ensemble de soufflet 6 et l'autre extrémité de l'arbre d'entraînement 7 étant accouplée à un moyen d'entraînement, par exemple un écrou 8 d'arbre d'entraînement pour provoquer un déplacement axial de l'arbre d'entraînement 7, en réglant ainsi la longueur axiale de l'ensemble de soufflet 6, et par conséquent, la longueur axiale du conducteur central 3, afin de régler la fréquence résonnante de la cavité résonnante. Comme indiqué précédemment, le problème associé aux structures de l'art antérieur, comme celle qui est décrite ici, est qu'elles ne sont pas exemptes d'interférence par intermodulation passive. Comme illustré à la Fig. 1, la structure de colonnette d'accord utilise un ensemble de colonnette qui comprend des pièces qui introduisent, de par la structure même, de nombreuses interfaces métal sur métal. Par exemple, il existe au moins quatre interfaces métal sur métal dans la structure décrite ci-dessus; une première entre la vis 19 et la calotte d'extrémité 13 de la colonnette, une autre entre la calotte d'extrémité supérieure 13 et l'extrémité supérieure du soufflet 9, une troisième entre l'extrémité inférieure du soufflet et la calotte d'extrémité inférieure 14 et une quatrième entre la calotte d'extrémité inférieure 14 et la colonnette ou le conducteur central 3. Puisque plusieurs éléments de cet ensemble sont dans le champ radiofréquence et sont assemblés à l'intérieur du résonateur, les interfaces métal sur métal des divers éléments peuvent potentiellement former une source majeure d'interférence par intermrnodulation passive. Comme indiqué ci-dessus, puisque la colonnette d'accord est partiellement assemblée de l'intérieur de la cavité, la structure
de colonnette d'accord est, de façon inhérente, sensible à la main oeuvre.
En se référant maintenant à la Fig. 3, il est illustré un premier
mode de réalisation préféré de colonnette d'accord réglable pour micro-
ondes RF dans lequel la base, l'extrémité inférieure, la partie flexible et la partie supérieure de la colonnette sont toutes formées d'un seul tenant et l'ensemble de réglage de colonnette est entièrement disposé à l'extérieur de la cavité RF. Comme illustré à la Fig. 3, la colonnette d'accord flexible formée d'un seul tenant élimine l'assemblage des composants qui introduirait normalement, entre les pièces, des contacts métal sur métal qui pourraient provoquer une interférence par intermodulation passive lorsque les composants sont à l'intérieur de la cavité RF. L'utilisation d'une colonne d'accord formée d'un seul tenant minimise aussi des défauts dus à la main oeuvre, qui peuvent être introduits dans des structures à pièces multiples. La colonnette d'accord 20 comprend une extrémité inférieure 21, une extrémité supérieure 22, une partie flexible 23 qui comprend un soufflet dans le mode de réalisation de la Fig. 3. Chaque élément est formé d'un seul tenant pour éliminer des contacts métal sur métal qui sont connus pour provoquer une intermodulation passive. Une base 24 qui est elle aussi formée d'un seul tenant avec l'extrémité inférieure 21 de la colonnette d'accord, supporte la colonnette d'accord dans la cavité RF. Les caractéristiques de la colonnette d'accord peuvent être modifiées selon les dimensions et l'espacement, la configuration en section transversale, la matière et le nombre de soufflets utilisés. De plus, comme décrit plus loin, l'intérieur de la colonnette d'accord peut être rempli d'un gaz ou d'un liquide pour aider à contrôler des variations de températures de la
colonnette d'accord.
Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, l'ensemble 25 de réglage de colonnette est entrainé mécaniquement. En effet, la colonnette d'accord peut être mise en extension et rétractée dans la direction de son axe en utilisant un arbre d'entrainement 26 qui s'étend à une première extrémité 27 vers le côté intérieur de l'extrémité supérieure 22 de la colonnette d'accord 20 et qui est fixé, à l'autre extrémité 28, en utilisant un ensemble de joint à rotule sur un écrou de réglage 29 qui peut être tourné pour régler la longueur de la colonnette d'accord sans exiger un accès à l'intérieur de la cavité RF. L'arbre d'entraînement 26 peut être creux, fixe ou rotatif. Puisque la colonnette d'accord est complètement formée d'un seul tenant, l'arbre d'entraînement 26 peut tourner librement à l'intérieur de la colonnette sans imposer aucune contrainte de torsion
inacceptable sur l'ensemble de soufflet.
La Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'un mécanisme d'entraînement mécanique selon le mode de réalisation préféré de l'invention. Comme dans la structure de la Fig. 3, cette structure de colonnette d'accord est aussi constituée d'un conducteur 40 formé d'un seul tenant avec un soufflet 41. Cet entraînement mécanique offre plusieurs avantages par rapport à ceux de l'art antérieur. Le mécanisme d'entraînement comprend une vis d'ajustage 42 vissée sur un manchon 43 à l'extrémité supérieure 44 du conducteur 40. La vis de réglage est de préférence fixée en place en utilisant une colle époxy appropriée. La vis d'ajustage 42 est aussi de préférence creuse pour permettre à l'air de s'échapper du manchon 43 lorsque la vis d'ajustage 42 est vissée dans le l1 manchon. Un piston creux 45 qui comporte une tête 46 à configuration tronconique est vissé de façon fixe sur la vis d'ajustage 42. La tête 46 à configuration tronconique forme une surface plate 47 sur laquelle le manchon 43 peut venir en butée lorsque la colonnette d'accord est dans sa position d'extension complète. Ainsi, la surface 47 et le manchon 43 forment un arrêt mécanique lorsque la colonnette d'accord est en extension. Ceci empêche le soufflet 41 d'être soumis à des contraintes mécaniques qui dépassent l'élasticité de l'aluminium utilisé pour fabriquer
la colonnette d'accord.
A son extrémité inférieure, le piston 45 comporte une bride annulaire 48 qui intervient aussi comme arrêt mécanique contre le bord supérieur de l'écrou d'accord tronconique 49. L'écrou d'accord 49 et la bride 48 viennent en butée l'un sur l'autre lorsque la colonnette d'accord est totalement rétractée. L'écrou d'accord 49 est vissé sur l'extrémité inférieure du piston 45 mais est fixé à l'intérieur de la colonnette d'accord
au moyen d'un écrou de verrouillage 50.
Le mécanisme d'entraînement réalise un système à filets différentiels pour faciliter l'assemblage ainsi que l'accord, sans risque d'endommager l'ensemble de colonnette d'accord. Par exemple, le pas de la
vis d'ajustage est plus petit que le pas inférieur 51 de l'écrou d'accord 49.
Par conséquent, une rotation de l'écrou d'accord provoque une rotation fractionnelle du piston par rapport à la vis d'ajustage 42. La colonnette d'accord peut donc être réglée beaucoup plus précisément tout en empêchant simultanément une contrainte excessive de composants pendant l'étape d'accord. La géométrie physique du soufflet, de la colonnette d'accord et du mécanisme d'entraînement est choisie selon des
exigences particulières de structure.
Les Fig. Sa et 5b illustrent la plage fonctionnelle de réglage pour le mécanisme d'entraînement de la Fig. 4. En particulier, la Fig. Sa représente la colonnette d'accord dans une position d'extension complète, la surface plate 47 de la tête 46 du piston étant en butée sur le manchon 43. La Fig. 5b représente la colonnette d'accord dans sa position nominale, tandis que la Fig. 5c représente la colonnette d'accord dans sa position totalement rétractée, o la bride 48 est en butée sur le sommet de l'écrou
d'accord 49.
L'ensemble, entraîné mécaniquement, de réglage de colonne peut si nécessaire être éliminé et remplacé par un mécanisme de réglage pneumatique, hydraulique ou électromécanique. De même, les dimensions de la colonnette peuvent être modifiées par effet thermique en utilisant des caractéristiques connues des métaux utilisés. Une augmentation ou une diminution de la quantité d'un gaz ou d'un liquide présente à l'intérieur de la colonnette creuse pourrait être utilisée pour mettre en extension et
contracter la colonnette selon ses dimensions radiale, axiale et/ou latérale.
La possibilité de modifier les dimensions de la colonnette à partir de l'extérieur de la cavité peut être spécialement importante dans des applications spatiales puisque des modifications des caractéristiques
électriques de la cavité RF pourraient être exécutées à distance, c'està-
dire à partir d'une station terrestre.
Dans le deuxième mode de réalisation illustré aux Fig. 6a et 6d, l'utilisation de soufflet le long des parois latérales de la colonne 60 est remplacé par une extrémité supérieure 61 à soufflet ou à ondulations flexibles. Un déplacement axial de l'arbre d'entraînement modifie les
dimensions de l'extrémité supérieure 61.
Comme représenté aux Fig. 6b à 6d, les dimensions et, en particulier, lalongueur de la colonnette d'accord 60 peuvent être modifiées en utilisant l'ensemble de réglage de colonnette des Fig. 3 et 4 pour modifier la configuration de l'extrémité supérieure 31 de la colonnette. A la Fig. 6b, lorsque le piston est en extension axiale dans la dimension positive Z, l'extrémité supérieure est poussée vers l'extérieur pour devenir généralement convexe. A la Fig. 6c, l'extrémité supérieure est généralement de niveau, alors que l'extrémité supérieure devient concave à la Fig. 6d lorsque l'arbre est rétracté dans la direction négative Z. Il faut noter que la déformation des colonnettes d'accord, illustrée aux figures, est exagérée afin d'illustrer les concepts représentés aux figures. La déformation réelle
apportée à la colonnette d'accord serait moindre, de façon correspondante.
Le troisième mode de réalisation de colonnette d'accord, représenté aux Fig. 7a à 7d, est semblable à l'agencement des colonnettes d'accord des Fig. 3 et 4 o la partie flexible de la colonnette comprend un soufflet le long de ses parois latérales. A la Fig. 7b, la colonnette d'accord est en extension; à la Fig. 7c la colonnette d'accord est représentée dans sa position normale ou de repos, alors que le soufflet est comprimé à la Fig.
7d lorsque l'arbre de l'ensemble d'ajustement est rétracté axialement.
Dans le quatrième mode de réalisation, représenté aux Fig. 8a à 8d, la colonnette d'accord est de configuration cylindrique et n'utilise aucun soufflet mais comporte plutôt une extrémité supérieure plate flexible. En effet, les dimensions de colonnette d'accord sont ajustées en modifiant la configuration de l'extrémité supérieure de la colonnette en partant d'une configuration convexe représentée à la Fig. 8b pour passer à une configuration concave représentée à la Fig. 8d. Dans le cinquième mode de réalisation représenté aux Fig. 9a à 9d, la colonnette d'accord est aussi de configuration cylindrique et comporte une extrémité supérieure du type à plongeur plat flexible. Dans ce mode de réalisation, les dimensions de la colonnette d'accord sont ajustées dans une plage plus large puisque toute la surface supérieure du plongeur est déplacée, à la différence du passage d'une configuration convexe représentée à la Fig. 8b à une configuration concave représentée à la Fig. 8d. A la Fig. 9b, la longueur efficace de la colonnette est augmentée pour une déformation légère de l'extrémité supérieure de la colonnette,
tandis que la longueur efficace de la colonnette est raccourcie à la Fig. 9d.
L'utilisation d'une extrémité supérieure du type plongeur maximise donc
l'effet d'accord de la colonnette.
Dans le sixième mode de réalisation représenté aux Fig. l0a à lOd, la colonnette d'accord comporte une série de soufflets longitudinaux qui permettent à la colonnette de s'étendre radialement vers l'intérieur, comme représenté à la Fig. 10d, ou radialement vers l'extérieur, comme
représenté à la Fig. 0lb.
Dans le septième mode de réalisation représenté aux Fig. 1 la à ld, la partie flexible de la colonnette d'accord est située à la partie inférieure de la colonnette, près de sa base. Dans le mode de réalisation des Fig. 1 la à 11d, un soufflet est utilisé pour permettre un déplacement latéral de la colonnette d'accord, ou un déplacement axial comme décrit
plus haut pour les Fig. 7a à 7d.
La Fig. 12 est une représentation schématique de la colonnette d'accord du sixième mode de réalisation représenté aux Fig. l0a à lOd, logée à l'intérieur d'une cavité RF et soumise à une source de pression ou de vide. Comme représenté, une vanne hydraulique ou pneumatique est agencée en ligne entre la source de pression ou de vide et un joint d'étanchéité qui ferme, de façon étanche vis-à-vis de la paroi de la cavité
RF, l'extrémité ouverte inférieure de la colonnette d'accord.
En ouvrant la vanne, la pression qui provient de la source de pression est appliquée à l'intérieur de la colonnette d'accord, en amenant ses parois latérales à se déformer à volonté vers l'un des trois états représentés aux Fig. 10a et l0d. La source de pression ou de vide peut évacuer l'intérieur, en amenant les parois latérales à se déformer vers l'intérieur, comme représenté à la Fig. 10d, ou elle peut élever la pression à l'intérieur, ce qui amène les parois latérales à se déformer vers l'extérieur, comme représenté à la Fig. 10b. La Fig. 10c représente une configuration intermédiaire. La longueur des parois latérales est suffisamment supérieure à la largeur de la paroi d'extrémité pour permettre une meilleure aptitude à la déformation sous pression. Si nécessaire, la partie d'extrémité peut être plus épaisse pour rendre la colonnette d'accord plus robuste. La Fig. 13 représente un mode de réalisation qui est une variante de celui de la Fig. 9 en ce qu'une évacuation et une mise sous pression est directement appliquée à la cavité RF, au lieu de l'être à l'intérieur de la colonnette d'accord, qui est isolée de façon étanche de la cavité RF. Le fonctionnement est opposé à celui de la Fig. 12 en ce sens qu'une évacuation de la cavité RF amène les parois latérales de la colonnette d'accord à se déformer vers l'extérieur comme à la Fig. 0lb et qu'une mise sous pression de la cavité RF amène les parois latérales de la colonnette d'accord à se déformer vers l'intérieur comme à la Fig. 10d. Si nécessaire, la paroi d'extrémité peut être plus épaisse pour rendre la
colonnette plus robuste.
La Fig. 14 est une vue en coupe transversale d'une cavité RF qui utilise les colonnettes d'accord formées d'un seul tenant de la présente invention. la cavité RF de la Fig. 14 peut être fraisée dans un bloc d'aluminium de façon à former six colonnettes d'accord individuelles, à soufflet formé d'un seul tenant. L'homme de l'art comprend que ces cavités peuvent être fraisées en utilisant des fraiseuses à commande numérique, ou CNC, ou des machines à décharge électrique à sonde/plongeur, classiques ou à commande numérique. La cavité RF de la Fig. 14 est fraisée dans un bloc massif d'aluminium pour former six cavités, pourvues chacune de sa propre colonnette d'accord. Après la formation des cavités,
le mécanisme d'entrainement est inséré dans chaque colonnette d'accord.
Comme représenté, à la différence de cavités de l'art antérieur, un assemblage est réalisé à l'extérieur des cavités. Comme illustré aux Fig. 4 et 14, la vis d'ajustage est vissée en premier lieu dans le manchon de l'extrémité supérieure de la colonnette d'accord. Le piston est ensuite vissé sur la vis de calage et est fixé en place en utilisant l'écrou d'accord et l'écrou de verrouillage. Dès lors que les caractéristiques électriques idéales de la cavité ont été obtenues, tous les composants sont verrouillés en place comme représenté à la Fig. 4, en utilisant un bridage de fixation ou une5 colle époxy. Afin de maintenir l'exactitude de l'accord, la vis d'ajustage, le piston et l'écrou d'accord sont tous en invar. La colonnette d'accord et
l'écrou de verrouillage sont en aluminium.
Claims (17)
1. Colonnette d'accord réglable (20 ou 40) pour micro-ondes RF à utiliser dans une cavité RF, caractérisée en ce qu'elle comprend: une colonnette d'accord creuse flexible (20 ou 40) formée d'un seul tenant, disposée dans ladite cavité RF; et un moyen (25; 26, 29 ou 40; 42, 43, 48, 49) de modification et de réglage des dimensions de ladite colonnette d'accord (20 ou 40) dans
ladite cavité RF.
2. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite colonnette d'accord (20 ou 40) comporte un soufflet (6, 41) formé d'un seul tenant, agencé selon l'axe de ladite colonnette d'accord (20
ou 40).
3. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 2, caractérisée enceque
ledit soufflet (6, 41) est disposé à son extrémité supérieure.
4. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 2, caractérisée en ce que
ledit soufflet (6, 41) est disposé à son extrémité inférieure.
5. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite colonnette d'accord (20 ou 40) comporte une partie
supérieure ondulée flexible.
6. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite colonnette d'accord (20 ou 40) comporte une extrémité
supérieure flexible généralement plate.
7. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite colonnette d'accord (20 ou 40) comporte, au- dessus de
ladite extrémité supérieure, un prolongement à configuration de plongeur.
8. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite colonnette d'accord (20 ou 40) comporte un soufflet
longitudinal (6, 41) qui s'étend selon son axe.
9. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite colonnette d'accord (20 ou 40) est formée d'un seul tenant
avec le chassis de ladite cavité RF.
10. Colonnette (20) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen (25; 26, 29) de modification des dimensions de ladite colonnette d'accord (20) comprend: un arbre d'entraînement (26) s'étendant à l'intérieur de ladite colonnette d'accord (20 ou 40) et connecté à ladite colonnette d'accord (20 ou 40) par son extrémité supérieure (27) et connecté à un écrou d'accord
(29) par l'autre extrémité (28) dudit arbre d'entraînement.
11. Colonnette (20) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entraînement dudit moyen (25; 26, 29) de modification des
dimensions de ladite colonnette d'accord (20 ou 40) est pneumatique.
12. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entraînement dudit moyen (25; 26, 29) de modification des
dimensions de ladite colonnette d'accord (20 ou 40) est hydraulique.
13. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entraînement dudit moyen (25; 26, 29) de modification des
dimensions de ladite colonnette d'accord (20 ou 40) est électromécanique.
14. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dimensions de ladite colonnette d'accord (20 ou 40) peuvent être réglées par modification de la température de la colonnette d'accord
(20 ou 40).
15. Colonnette (20 ou 40) selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit arbre d'entraînement (42) est fixé par vissage à l'extrémité supérieure de ladite colonnette d'accord (40) en utilisant des filets à un premier pas et à l'extrémité inférieure de ladite colonnette d'accord (20 ou
40) en utilisant des filets (51) à un deuxième pas.
16. Colonnette (40) selon la revendication 15, caractérisée en ce que ledit arbre d'entraînement (42) et ladite extrémité supérieure (44) forment un premier arrêt mécanique (43, 47) lorsque ladite colonnette d'accord (40) est totalement en extension et ledit arbre d'entrainement (42) et ledit écrou d'accord (49) forment un deuxième arrêt mécanique (48, 49) lorsque ladite colonnette d'accord (40) est totalement rétractée.
17. Résonateur micro-ondes caractérisé en ce qu'il comprend: une cavité RF; une colonnette d'accord réglable (20 ou 40) de micro- ondes RF formée d'un seul tenant avec ladite cavité RF, ladite colonnette d'accord (20 ou 40) étant flexible et creuse, et un moyen (25; 26, 29 ou 40; 42, 43, 48, 49) de modification et de réglage des dimensions de ladite colonnette d'accord (20 ou 40) dans
ladite cavité RF.
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