WO2021224074A1 - Process for manufacturing a waveguide and waveguide manufactured via the process - Google Patents

Process for manufacturing a waveguide and waveguide manufactured via the process Download PDF

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WO2021224074A1
WO2021224074A1 PCT/EP2021/061041 EP2021061041W WO2021224074A1 WO 2021224074 A1 WO2021224074 A1 WO 2021224074A1 EP 2021061041 W EP2021061041 W EP 2021061041W WO 2021224074 A1 WO2021224074 A1 WO 2021224074A1
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WO
WIPO (PCT)
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holes
waveguide
waveguide device
wall
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/061041
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French (fr)
Inventor
Gwendal COCHET
Adrien COATANEA
Daouda Lamine DIEDHIOU
Alexandre Manchec
Original Assignee
Elliptika
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/001—Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type
    • H01P11/002—Manufacturing hollow waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides

Definitions

  • the invention relates to the field of electromagnetic waveguides and more specifically to manufacturing processes for such guides.
  • the invention relates in particular to waveguides defined by hollow metal channels in which the radiofrequency signals propagate.
  • the invention applies to the manufacture of waveguides but also to devices comprising such waveguides such as, for example, filters or antennas.
  • a particular problem to be solved in the field of manufacturing waveguides concerns the electrolytic metallization of the internal surfaces of the guide.
  • the dimensions of the internal cavities of a waveguide are very small, which makes the metallization step complex.
  • the dimensions of the waveguides are of the order of a few millimeters.
  • a metallization technique suitable for waveguides is to use a chemical deposition method. This method consists of immersing the part to be metallized successively in one or more baths containing reactive fluids which trigger chemical reactions leading to a deposition of a chosen metallic material.
  • This material can be copper, gold, silver, nickel or any other conductive metal.
  • a first drawback of this type of method relates to the appearance of air bubbles in the channel of the waveguide which can influence the process of metallization. These air bubbles can in particular prevent contact between the reactive agents and the surface of the walls to be metallized.
  • a second drawback concerns the evacuation of the reactive fluids out of the waveguide. Indeed, a stagnation of these fluids can cause a stop of the deposition reaction and metallization defects on certain surfaces.
  • a specific drawback of metallization methods by electrolysis is that the metal deposition does not take place uniformly, which makes the metallization of the interior of the cavity of the waveguide complex. In fact, during the electrolysis process, the metal deposit may not penetrate sufficiently inside the guide.
  • French patent FR3048556 describes the general principle of the introduction of drainage holes in the walls of a waveguide so as to allow fluid communication between the channel and the outside of the waveguide during the step of metallizing the internal walls of the guide.
  • the present invention solves the drawbacks of the solutions of the prior art by providing a specific sizing and positioning of the drainage holes provided in the walls of the waveguide, this sizing being provided to optimize the performance of the guide. in terms of transmission and reflection and thus have as little influence as possible on the propagation of the waves and the correct functioning of the waveguide.
  • the invention thus relates to a waveguide device comprising a body comprising side walls with external and internal surfaces, the internal surfaces defining a waveguide channel and being covered with a layer of conductive metal, a plurality of through holes being provided on at least one side wall of the body, the holes being arranged in a periodic arrangement on each wall.
  • the maximum distance between two consecutive holes along the waveguide propagation axis is less than Ag / 2, with Ag being the guided wavelength.
  • the guided wavelength Ag is taken at the maximum operating frequency of the device.
  • the maximum distance between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide is between (2K- 1) * Ag / 2 and K * Ag, with K un non-zero natural integer and Ag the guided wavelength.
  • the maximum distance between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide is between (2K- 1) * Ag (Fmin) / 2 and K * Ag ( Fmax), with K a non-zero natural number, Ag (Fmin) the guided wavelength taken at the minimum operating frequency of the device and Ag (Fmax) the guided wavelength taken at the maximum operational frequency of the device.
  • the holes are arranged on two opposite walls of the body.
  • the period of the holes is identical for the two opposite walls.
  • the holes in one wall are arranged so as not to be opposite the holes in the opposite wall.
  • the holes in one wall are arranged so as to face a wall section between two holes in the opposite wall.
  • the holes are arranged along one or more lines in the direction of propagation of the waveguide.
  • the diameter of a hole is less than or equal to 0.37A, preferably 0.3A, with A being the wavelength in free space at the maximum operating frequency of the device.
  • Another subject of the invention is a method for manufacturing a waveguide device comprising the following steps: i. fabricating a body having side walls with outer and inner surfaces, a plurality of through holes being provided on at least one side wall of the body, the holes being arranged in a periodic arrangement on each wall, ii. deposit a layer of conductive metal on the internal surfaces, by immersion in a chemical bath.
  • the method according to the invention further comprises the steps of: i. Receive a digital file including code instructions for controlling an additive manufacturing device, when the code instructions are executed by a processor, ii. Control the additive manufacturing device from the digital file to manufacture said body
  • the method according to the invention further comprises the steps of: i. Receive a digital file representing a 3D model of said body, ii. Control an additive manufacturing device to manufacture said body according to the 3D model specified in the digital file.
  • Figure 1 shows a waveguide model comprising two drainage holes on either side of the guide, facing each other,
  • FIG. 2a represents a curve of the transmission parameter S21 of the waveguide of FIG. 1 as a function of the operating frequency, for different diameters of the drainage holes
  • FIG. 2b represents a curve of the reflection parameter S11 of the waveguide of FIG. 1 as a function of the operating frequency, for different diameters of the drainage holes
  • Figure 3a shows a waveguide model comprising several drainage holes arranged periodically
  • Figure 3b shows a longitudinal sectional view of the waveguide of Figure 3a in the case where the drainage holes of the two opposite faces of the guide are facing each other,
  • Figure 3c shows a curve of the transmission parameter S21 of the waveguide of Figure 3b as a function of the operating frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes,
  • figure 3d shows a curve of the reflection parameter S11 of the waveguide of figure 3d as a function of the operating frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes,
  • FIG. 4a shows a longitudinal sectional view of the waveguide of Figure 3a in the case where the drainage holes of the two opposite faces of the guide are not facing each other,
  • FIG. 4b represents a curve of the transmission parameter S21 of the waveguide of FIG. 4a as a function of the frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes,
  • Figure 4c shows a curve of the reflection parameter S11 of the waveguide of Figure 4a as a function of frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes.
  • Figure 5 shows an alternative embodiment of the waveguide of Figure 4a.
  • Figure 1 schematically shows a model of electromagnetic waveguide 100 formed of a structure 101 comprising outer and inner walls, the inner walls defining a cavity 102 which constitutes the wave propagation channel.
  • the structure 101 which constitutes the body of the waveguide, is made of a non-conductive material, for example ceramic.
  • This structure can be manufactured by any additive manufacturing technique, for example by 3D printing, or by a plastic molding technique or more generally by any suitable manufacturing technique.
  • the dimensions of the structure 101 and of the cavity 102 depend on the operating frequency of the device and on the desired transmission mode.
  • the internal walls which define the cavity 102 are covered with a layer of conductive material, for example copper, silver, gold or nickel.
  • a layer of conductive material for example copper, silver, gold or nickel.
  • the deposition of the conductive material is carried out by a chemical or electrochemical process which comprises in particular a step of immersing the guide 100 in one or more baths made up of one or more reactive fluids.
  • drainage holes are provided on the walls of the guide to improve the evacuation of air bubbles and the circulation of fluids.
  • An objective of the invention is to determine the most optimal sizing of the drainage holes to limit their impact on the propagation in the guide.
  • the performance of a waveguide is simulated, for example by means of structural analysis software suitable for simulating the propagation of electromagnetic waves.
  • the simulations are carried out by varying different dimensioning parameters and the number of drainage holes.
  • the invention can also be applied to waveguides whose structure 101 is made of metal, for example aluminum, and whose internal surfaces of the cavity 102 are covered with a finishing material to improve the conductivity.
  • the finishing material is, for example, silver or gold. In this case, it is the layer of finishing material that is deposited by a chemical or electrochemical process.
  • Figure 1 shows schematically an example of a waveguide comprising two identical drainage holes facing each other through two opposite walls of the guide.
  • FIG. 2a represents the transmission parameter S21 of the waveguide of FIG. 1 as a function of the frequency of the signal for different radii of the drainage holes.
  • the transmission parameter S21 corresponds to a coefficient of transmission of the wave between the input and the output of the waveguide.
  • the performance of the guide in transmission is optimal when the transmission parameter S21 is closest to OdB. In other words, the more the transmission parameter (expressed in dB) decreases, the more this means that parasitic reflection phenomena occur and that part of the wave will not be transmitted or propagated towards the output of the waveguide.
  • the simulated frequencies are in the E band, that is to say [60; 90 G Hz] for a 50mm long waveguide with a single pair of drainage holes and a 3.1mm by 1.55mm waveguide section.
  • the curves 201, 202,203,204,205,206,207 correspond respectively to drainage hole radii of 0.2mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm and 0.8mm. which corresponds to diameters varying from 0.12L to 0.48L at a frequency of 90 GHz.
  • Figure 2b shows the reflection parameter S11 of the waveguide for the same parameters.
  • the reflection parameter S11 corresponds to a reflection coefficient of the wave at the input of the waveguide.
  • the performance of the guide in reflection is optimal when the reflection parameter S11 is as low as possible.
  • the curves 211, 212,213,214,215,216,217 correspond respectively to drainage hole radii of 0.2mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm and 0.8mm.
  • Figures 3b and 4a show a longitudinal sectional view along a median plane perpendicular to the z axis, of the waveguide 300 for two arrangement configurations of the drainage holes.
  • the holes are arranged opposite the holes in the opposite wall.
  • the holes are arranged “staggered”, that is to say they are opposite the wall between two adjacent holes on the opposite face of the guide. of waves.
  • the drainage holes have a radius of 0.5mm. The distance between two centers of two adjacent holes varies from 8.33mm (5 holes per side) to 1.22mm (40 holes per side).
  • FIG. 3c represents different simulation results of the transmission parameter S21 for the waveguide of FIG. 3b as a function of the frequency and for different numbers of holes.
  • a pair of holes corresponds to two holes arranged respectively on two opposite faces of the waveguide.
  • t 9/2 L / (N + 1) L with the total length of the waveguide, N is the number of pairs of holes and A g guided wavelength, that is to say the length of wave in the propagation channel.
  • L / (N + 1) corresponds to the distance d between two adjacent holes shown in Figure 3b.
  • the wavelength of a signal propagating in a rectangular waveguide is expressed by:
  • n express the TE mn mode of the guide, a the width and b the height of the guide, and 2 the wavelength in free space:
  • the guided wavelength A g is dependent on the wavelength in free space, on the propagated mode (generally TEi 0 ) and on the dimensions of the guide.
  • FIG. 3d represents the simulation results of the reflection parameter S11.
  • An increase in the reflection parameter can be observed for the same couples (frequencies, number of holes) as in FIG. 3c.
  • a drop in the transmission parameter or an increase in the reflection parameter appears when the following relationship is respected:
  • Figure 4b shows different simulation results of the transmission parameter S21 for the waveguide of Figure 4a as a function of the frequency and for different numbers of pairs of holes.
  • the drainage holes have a radius of 0.5mm.
  • the distance between two centers of two adjacent holes varies from 8.33mm (5 holes) to 1.22mm (40 holes).
  • Figure 4c shows different simulation results of the reflection parameter S11 for the waveguide of Figure 4a as a function of the frequency and for different numbers of holes.
  • N 10 at 81.3 GHz
  • the guided wavelength is 4.59 mm
  • the distance in the direction of propagation between two successive holes is 2.27 mm, ie Ag / 2.
  • the distance d ′ L / 2 * (N + 1) corresponds to the distance between two consecutive holes staggered on the two opposite faces.
  • the distance d ' corresponds to an offset between the row of periodic holes of the first face and the row of periodic holes of the second face, in a longitudinal section plane of the guide (the plane shown in FIG. 4a).
  • the minimum value of the distance D depends on the one hand on the diameter of the holes and on the technological feasibility of making small holes.
  • intermediate configurations between 301 and 401 can be envisaged, that is to say configurations for which the holes arranged in a wall of the guide are arranged partially facing one another. screw holes in the opposite wall and wall portions between two holes in the opposite wall.
  • the sizing rule to be observed to optimize the performance of the waveguide and the metallization process is that the maximum distance between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide. wave should be less than Ag / 2 at maximum frequency. This maximum distance is equal to d in the case of Figure 3b, to d 'in Figure 4a and d2 in the case of Figure 5.
  • This second optimization criterion is suboptimal from the point of view of the metallization process because in this case the density of the holes is not maximum, but remains optimal from the point of view of the electromagnetic performance of the waveguide. .
  • the invention also extends to configurations for which two or more lines of holes are made on each face of the guide.
  • the body of the waveguide comprising the drainage holes can be manufactured by an additive manufacturing technique, for example a stereolithography (SLA) technique, a printing technique by digital light processing (Digital Light Processing DLP or Continuous Digitial Light Processing CDLP), a printing technique by Fused Deposition Modeling FDM, by inkjet (binder jetting), DED (direct energy deposition) ), EBFF (electron beam freeform manufacturing), by BPM (ballistic particle manufacturing) aerosols, SLS (selective laser sintering) powder bed, ALM (additive layer manfuacturing), this list not being exhaustive.
  • SLA stereolithography
  • CDLP Continuous Digitial Light Processing CDLP
  • FDM Fused Deposition Modeling FDM
  • inkjet bin jetting
  • DED direct energy deposition
  • EBFF electrostatic beam freeform manufacturing
  • BPM ballistic particle manufacturing aerosols
  • SLS selective laser sintering
  • ALM additive layer manfuacturing
  • a 3D digital model, of the CAD file type can be used to define the surface or the volume of the body including the drainage holes.
  • This 3D digital model is then transformed into an instruction file compatible with the additive manufacturing technology chosen to control an additive manufacturing device to make the body of the waveguide.

Abstract

Disclosed is a waveguide device (300) having a body comprising side walls with external and internal surfaces, the internal surfaces defining a waveguide channel and being covered with a layer of conductive metal, a plurality of through-holes being provided on at least one side wall of the body, the holes being placed with a periodic arrangement on each wall.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Titre de l’invention : Procédé de fabrication d’un guide d’onde et guide d’onde fabriqué via le procédé Title of the invention: Method for manufacturing a waveguide and waveguide manufactured by the method
[0001]Champ d’application [0001] Scope
[0002] L’invention concerne le domaine des guides d’ondes électromagnétiques et plus précisément des procédés de fabrication de tels guides. [0002] The invention relates to the field of electromagnetic waveguides and more specifically to manufacturing processes for such guides.
[0003] L’invention concerne en particulier des guides d’ondes définis par des canaux métalliques creux dans lesquels les signaux radiofréquences se propagent. L’invention s’applique à la fabrication de guides d’ondes mais aussi de dispositifs comprenant de tels guides d’ondes comme par exemple, des filtres ou des antennes. [0003] The invention relates in particular to waveguides defined by hollow metal channels in which the radiofrequency signals propagate. The invention applies to the manufacture of waveguides but also to devices comprising such waveguides such as, for example, filters or antennas.
[0004] Problème soulevé [0004] Problem raised
[0005] Un problème particulier à résoudre dans le domaine de la fabrication de guides d’ondes concerne la métallisation électrolytique des surfaces internes du guide. En particulier pour des guides d’ondes fonctionnant à hautes fréquences, les dimensions des cavités internes d’un guide d’onde sont très petites ce qui rend complexe l’étape de métallisation. Par exemple, pour des guides d’ondes fonctionnant en bande E (60-90 GHz), les dimensions des guides d’ondes sont de l’ordre de quelques millimètres. [0005] A particular problem to be solved in the field of manufacturing waveguides concerns the electrolytic metallization of the internal surfaces of the guide. In particular for waveguides operating at high frequencies, the dimensions of the internal cavities of a waveguide are very small, which makes the metallization step complex. For example, for waveguides operating in E-band (60-90 GHz), the dimensions of the waveguides are of the order of a few millimeters.
[0006] Plus généralement, quelle que soit la fréquence visée, la métallisation des surfaces internes du guide constitue une étape importante de la fabrication d’un guide d’onde. [0006] More generally, whatever the target frequency, the metallization of the internal surfaces of the guide constitutes an important step in the manufacture of a waveguide.
[0007] Art antérieur [0007] Prior art
[0008] Une technique de métallisation adaptée aux guides d’ondes consiste à utiliser une méthode de déposition chimique. Cette méthode consiste à immerger la pièce à métalliser successivement dans un ou plusieurs bains contenant des fluides réactifs qui déclenchent des réactions chimiques permettant d’aboutir à une déposition d’un matériau métallique choisi. Ce matériau peut être du cuivre, de l’or, de l’argent, du nickel ou tout autre métal conducteur. A metallization technique suitable for waveguides is to use a chemical deposition method. This method consists of immersing the part to be metallized successively in one or more baths containing reactive fluids which trigger chemical reactions leading to a deposition of a chosen metallic material. This material can be copper, gold, silver, nickel or any other conductive metal.
[0009] Un premier inconvénient de ce type de méthode concerne l’apparition de bulles d’air dans le canal du guide d’ondes qui peuvent influer sur le processus de métallisation. Ces bulles d’air peuvent notamment empêcher le contact entre les agents réactifs et la surface des parois à métalliser. A first drawback of this type of method relates to the appearance of air bubbles in the channel of the waveguide which can influence the process of metallization. These air bubbles can in particular prevent contact between the reactive agents and the surface of the walls to be metallized.
[0010] Un deuxième inconvénient concerne l’évacuation des fluides réactifs hors du guide d’ondes. En effet, une stagnation de ces fluides peut provoquer un arrêt de la réaction de déposition et des défauts de métallisation sur certaines surfaces. [0010] A second drawback concerns the evacuation of the reactive fluids out of the waveguide. Indeed, a stagnation of these fluids can cause a stop of the deposition reaction and metallization defects on certain surfaces.
[0011] Un inconvénient spécifique aux méthodes de métallisation par électrolyse est que le dépôt de métal ne se fait pas de façon uniforme ce qui rend complexe la métallisation de l’intérieur de la cavité du guide d’ondes. En effet, lors du processus d’électrolyse, le dépôt de métal peut ne pas pénétrer suffisamment à l’intérieur du guide. [0011] A specific drawback of metallization methods by electrolysis is that the metal deposition does not take place uniformly, which makes the metallization of the interior of the cavity of the waveguide complex. In fact, during the electrolysis process, the metal deposit may not penetrate sufficiently inside the guide.
[0012] Pour résoudre ces inconvénients, il est connu, notamment du document de référence [1] de prévoir des trous de drainage dans les parois du guide d’ondes pour améliorer le drainage des fluides réactifs lors de l’étape de métallisation. To solve these drawbacks, it is known, in particular from reference document [1] to provide drainage holes in the walls of the waveguide to improve the drainage of the reactive fluids during the metallization step.
[0013] Le brevet français FR3048556 décrit le principe général de l’introduction de trous de drainage dans les parois d’un guide d’ondes de manière à permettre une communication fluidique entre le canal et l’extérieur du guide d’ondes lors de l’étape de métallisation des parois internes du guide. French patent FR3048556 describes the general principle of the introduction of drainage holes in the walls of a waveguide so as to allow fluid communication between the channel and the outside of the waveguide during the step of metallizing the internal walls of the guide.
[0014] Cependant, un inconvénient de cette méthode est qu’elle présente un impact potentiellement significatif sur les performances radioélectriques du guide d’ondes. En effet, selon les dimensions et le positionnement des trous, ceux-ci peuvent dégrader la propagation de l’onde à l’intérieur du guide et causer une diminution du paramètre de transmission, des désadaptations ou d’autres perturbations. [0014] However, a drawback of this method is that it has a potentially significant impact on the radio performance of the waveguide. Indeed, depending on the size and positioning of the holes, they can degrade the propagation of the wave inside the guide and cause a reduction in the transmission parameter, mismatches or other disturbances.
[0015] Réponse au problème et apport solution Answer to the problem and provide a solution
[0016] La présente invention permet de résoudre les inconvénients des solutions de l’art antérieur en proposant un dimensionnement et un positionnement spécifique des trous de drainage prévus dans les parois du guide d’ondes, ce dimensionnement étant prévu pour optimiser les performances du guide d’ondes en termes de transmission et de réflexion et ainsi influer le moins possible sur la propagation des ondes et le bon fonctionnement du guide d’ondes. The present invention solves the drawbacks of the solutions of the prior art by providing a specific sizing and positioning of the drainage holes provided in the walls of the waveguide, this sizing being provided to optimize the performance of the guide. in terms of transmission and reflection and thus have as little influence as possible on the propagation of the waves and the correct functioning of the waveguide.
[0017] L’invention a ainsi pour objet un dispositif à guide d’ondes comprenant un corps comportant des parois latérales avec des surfaces externes et internes, les surfaces internes définissant un canal de guide d’ondes et étant recouvertes d’une couche de métal conducteur, une pluralité de trous traversants étant aménagée sur au moins une paroi latérale du corps, les trous étant disposés selon un agencement périodique sur chaque paroi. The invention thus relates to a waveguide device comprising a body comprising side walls with external and internal surfaces, the internal surfaces defining a waveguide channel and being covered with a layer of conductive metal, a plurality of through holes being provided on at least one side wall of the body, the holes being arranged in a periodic arrangement on each wall.
[0018] Selon un aspect particulier de l’invention, la distance maximale entre deux trous consécutifs selon l’axe de propagation du guide d’onde est inférieure à Ag/2, avec Ag la longueur d’onde guidée. [0018] According to a particular aspect of the invention, the maximum distance between two consecutive holes along the waveguide propagation axis is less than Ag / 2, with Ag being the guided wavelength.
[0019] Selon un aspect particulier de l’invention, la longueur d’onde guidée Ag est prise à la fréquence opérationnelle maximale du dispositif. [0019] According to a particular aspect of the invention, the guided wavelength Ag is taken at the maximum operating frequency of the device.
[0020] Selon un aspect particulier de l’invention, la distance maximale entre deux trous consécutifs selon l’axe de propagation du guide d’onde est comprise entre (2K- 1 )*Ag/2 et K*Ag , avec K un entier naturel non nul et Ag la longueur d’onde guidée. According to a particular aspect of the invention, the maximum distance between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide is between (2K- 1) * Ag / 2 and K * Ag, with K un non-zero natural integer and Ag the guided wavelength.
[0021] Selon un aspect particulier de l’invention, la distance maximale entre deux trous consécutifs selon l’axe de propagation du guide d’onde est comprise entre (2K- 1)*Ag(Fmin)/2 et K*Ag (Fmax), avec K un entier naturel non nul, Ag(Fmin) la longueur d’onde guidée prise à la fréquence opérationnelle minimale du dispositif et Ag(Fmax) la longueur d’onde guidée prise à la fréquence opérationnelle maximale du dispositif. According to a particular aspect of the invention, the maximum distance between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide is between (2K- 1) * Ag (Fmin) / 2 and K * Ag ( Fmax), with K a non-zero natural number, Ag (Fmin) the guided wavelength taken at the minimum operating frequency of the device and Ag (Fmax) the guided wavelength taken at the maximum operational frequency of the device.
[0022] Selon un aspect particulier de l’invention, les trous sont disposés sur deux parois opposées du corps. [0022] According to a particular aspect of the invention, the holes are arranged on two opposite walls of the body.
[0023] Selon un aspect particulier de l’invention, la période des trous est identique pour les deux parois opposées. [0023] According to a particular aspect of the invention, the period of the holes is identical for the two opposite walls.
[0024] Selon un aspect particulier de l’invention, les trous d’une paroi sont disposés de sorte à ne pas être en vis à vis avec les trous de la paroi opposée. [0024] According to a particular aspect of the invention, the holes in one wall are arranged so as not to be opposite the holes in the opposite wall.
[0025] Selon un aspect particulier de l’invention, les trous d’une paroi sont disposés de sorte à être en vis-à-vis avec une section de paroi entre deux trous de la paroi opposée. [0025] According to a particular aspect of the invention, the holes in one wall are arranged so as to face a wall section between two holes in the opposite wall.
[0026] Selon un aspect particulier de l’invention, les trous sont disposés le long d’une ou de plusieurs lignes dans le sens de propagation du guide d’onde. [0026] According to a particular aspect of the invention, the holes are arranged along one or more lines in the direction of propagation of the waveguide.
[0027] Selon un aspect particulier de l’invention, le diamètre d’un trou est inférieur ou égal à 0.37A, préférentiellement 0.3A, avec A la longueur d’onde dans l’espace libre à la fréquence opérationnelle maximale du dispositif. [0028] L’invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de dispositif à guide d’onde comprenant les étapes suivantes : i. fabriquer un corps comportant des parois latérales avec des surfaces externes et internes, une pluralité de trous traversants étant aménagée sur au moins une paroi latérale du corps, les trous étant disposés selon un agencement périodique sur chaque paroi, ii. déposer une couche de métal conducteur sur les surfaces internes, par immersion dans un bain chimique. According to a particular aspect of the invention, the diameter of a hole is less than or equal to 0.37A, preferably 0.3A, with A being the wavelength in free space at the maximum operating frequency of the device. Another subject of the invention is a method for manufacturing a waveguide device comprising the following steps: i. fabricating a body having side walls with outer and inner surfaces, a plurality of through holes being provided on at least one side wall of the body, the holes being arranged in a periodic arrangement on each wall, ii. deposit a layer of conductive metal on the internal surfaces, by immersion in a chemical bath.
[0029] Dans une variante de réalisation, le procédé selon l’invention comprend en outre les étapes de : i. Recevoir un fichier numérique comprenant des instructions de code pour le contrôle d’un dispositif de fabrication additive, lorsque les instructions de code sont exécutées par un processeur, ii. Contrôler le dispositif de fabrication additive à partir du fichier numérique pour fabriquer ledit corps In an alternative embodiment, the method according to the invention further comprises the steps of: i. Receive a digital file including code instructions for controlling an additive manufacturing device, when the code instructions are executed by a processor, ii. Control the additive manufacturing device from the digital file to manufacture said body
[0030] Dans une variante de réalisation, le procédé selon l’invention comprend en outre les étapes de : i. Recevoir un fichier numérique représentant un modèle 3D dudit corps, ii. Contrôler un dispositif de fabrication additive pour fabriquer ledit corps selon le modèle 3D spécifié dans le fichier numérique. In an alternative embodiment, the method according to the invention further comprises the steps of: i. Receive a digital file representing a 3D model of said body, ii. Control an additive manufacturing device to manufacture said body according to the 3D model specified in the digital file.
[0031] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés suivants. [0031] Other characteristics and advantages of the present invention will become more apparent on reading the following description with reference to the following appended drawings.
[0032] [Fig. 1] la figure 1 représente un modèle de guide d’ondes comprenant deux trous de drainage de part et d’autre du guide, en vis à vis, [0032] [Fig. 1] Figure 1 shows a waveguide model comprising two drainage holes on either side of the guide, facing each other,
[0033] [Fig. 2a] la figure 2a représente une courbe du paramètre de transmission S21 du guide d’ondes de la figure 1 en fonction de la fréquence de fonctionnement, pour différents diamètres des trous de drainage, [0034] [Fig. 2b] la figure 2b représente une courbe du paramètre de réflexion S11 du guide d’ondes de la figure 1 en fonction de la fréquence de fonctionnement, pour différents diamètres des trous de drainage, [0033] [Fig. 2a] FIG. 2a represents a curve of the transmission parameter S21 of the waveguide of FIG. 1 as a function of the operating frequency, for different diameters of the drainage holes, [0034] [Fig. 2b] FIG. 2b represents a curve of the reflection parameter S11 of the waveguide of FIG. 1 as a function of the operating frequency, for different diameters of the drainage holes,
[0035] [Fig. 3a] la figure 3a représente un modèle de guide d’ondes comprenant plusieurs trous de drainage agencés périodiquement, [0035] [Fig. 3a] Figure 3a shows a waveguide model comprising several drainage holes arranged periodically,
[0036] [Fig. 3b] la figure 3b représente une vue en coupe longitudinale du guide d’ondes de la figure 3a dans le cas où les trous de drainage des deux faces opposées du guide sont en en vis-à-vis, [0036] [Fig. 3b] Figure 3b shows a longitudinal sectional view of the waveguide of Figure 3a in the case where the drainage holes of the two opposite faces of the guide are facing each other,
[0037] [Fig. 3c] la figure 3c représente une courbe du paramètre de transmission S21 du guide d’ondes de la figure 3b en fonction de la fréquence de fonctionnement, pour différentes valeurs du nombre de paires de trous de drainage, [0037] [Fig. 3c] Figure 3c shows a curve of the transmission parameter S21 of the waveguide of Figure 3b as a function of the operating frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes,
[0038] [Fig. 3d] la figure 3d représente une courbe du paramètre de réflexion S11 du guide d’ondes de la figure 3d en fonction de la fréquence de fonctionnement, pour différentes valeurs du nombre de paires de trous de drainage, [0038] [Fig. 3d] figure 3d shows a curve of the reflection parameter S11 of the waveguide of figure 3d as a function of the operating frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes,
[0039] [Fig. 4a] la figure 4a représente une vue en coupe longitudinale du guide d’ondes de la figure 3a dans le cas où les trous de drainage des deux faces opposées du guide ne sont pas en vis-à-vis, [0039] [Fig. 4a] Figure 4a shows a longitudinal sectional view of the waveguide of Figure 3a in the case where the drainage holes of the two opposite faces of the guide are not facing each other,
[0040] [Fig. 4b] la figure 4b représente une courbe du paramètre de transmission S21 du guide d’ondes de la figure 4a en fonction de la fréquence, pour différentes valeurs du nombre de paires de trous de drainage, [0040] [Fig. 4b] FIG. 4b represents a curve of the transmission parameter S21 of the waveguide of FIG. 4a as a function of the frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes,
[0041] [Fig. 4c] la figure 4c représente une courbe du paramètre de réflexion S11 du guide d’ondes de la figure 4a en fonction de la fréquence, pour différentes valeurs du nombre de paires de trous de drainage. [0041] [Fig. 4c] Figure 4c shows a curve of the reflection parameter S11 of the waveguide of Figure 4a as a function of frequency, for different values of the number of pairs of drainage holes.
[0042] [Fig. 5] la figure 5 représente une variante de réalisation du guide d’ondes de la figure 4a. [0042] [Fig. 5] Figure 5 shows an alternative embodiment of the waveguide of Figure 4a.
[0043] La figure 1 schématise un modèle de guide d’ondes électromagnétiques 100 formé d’une structure 101 comprenant des parois externes et internes, les parois internes définissant une cavité 102 qui constitue le canal de propagation des ondes. [0043] Figure 1 schematically shows a model of electromagnetic waveguide 100 formed of a structure 101 comprising outer and inner walls, the inner walls defining a cavity 102 which constitutes the wave propagation channel.
[0044] La structure 101, qui constitue le corps du guide d’ondes, est fabriquée en matériau non conducteur, par exemple de la céramique. Cette structure peut être fabriquée par toute technique de fabrication additive, par exemple par impression 3D, ou par une technique de moulage en plastique ou plus généralement par toute technique de fabrication adaptée. The structure 101, which constitutes the body of the waveguide, is made of a non-conductive material, for example ceramic. This structure can be manufactured by any additive manufacturing technique, for example by 3D printing, or by a plastic molding technique or more generally by any suitable manufacturing technique.
[0045] Les dimensions de la structure 101 et de la cavité 102 dépendent de la fréquence de fonctionnement du dispositif et du mode de transmission souhaité. The dimensions of the structure 101 and of the cavity 102 depend on the operating frequency of the device and on the desired transmission mode.
[0046] Les parois internes qui définissent la cavité 102 sont recouvertes d’une couche de matériau conducteur, par exemple du cuivre, de l’argent, de l’or ou du nickel. Le dépôt du matériau conducteur est réalisé par un processus chimique ou électrochimique qui comprend notamment une étape d’immersion du guide 100 dans un ou plusieurs bains constitués d’un ou plusieurs fluides réactifs. [0046] The internal walls which define the cavity 102 are covered with a layer of conductive material, for example copper, silver, gold or nickel. The deposition of the conductive material is carried out by a chemical or electrochemical process which comprises in particular a step of immersing the guide 100 in one or more baths made up of one or more reactive fluids.
[0047] Comme indiqué en préambule, des trous de drainage sont prévus sur les parois du guide pour améliorer l’évacuation des bulles d’air et la circulation des fluides. As indicated in the preamble, drainage holes are provided on the walls of the guide to improve the evacuation of air bubbles and the circulation of fluids.
[0048] Ces trous ne sont pas sans conséquence sur les performances électromagnétiques du guide d’onde. Un objectif de l’invention est de déterminer le dimensionnement le plus optimal des trous de drainage pour limiter leur impact sur la propagation dans le guide. These holes are not without consequences on the electromagnetic performance of the waveguide. An objective of the invention is to determine the most optimal sizing of the drainage holes to limit their impact on the propagation in the guide.
[0049] Pour cela, les performances d’un guide d’onde sont simulées, par exemple au moyen d’un logiciel d’analyse structurelle adapté à la simulation de propagation des ondes électromagnétiques. Les simulations sont réalisées en faisant varier différents paramètres de dimensionnement et de nombre des trous de drainage. For this, the performance of a waveguide is simulated, for example by means of structural analysis software suitable for simulating the propagation of electromagnetic waves. The simulations are carried out by varying different dimensioning parameters and the number of drainage holes.
[0050] L’invention peut aussi être appliquée à des guides d’ondes dont la structure 101 est fabriquée en métal, par exemple en aluminium, et dont les surfaces internes de la cavité 102 sont recouvertes d’un matériau de finition pour améliorer la conductivité. Le matériau de finition est par exemple, de l’argent ou de l’or. Dans ce cas, c’est la couche de matériau de finition qui est déposée par un processus chimique ou électrochimique. The invention can also be applied to waveguides whose structure 101 is made of metal, for example aluminum, and whose internal surfaces of the cavity 102 are covered with a finishing material to improve the conductivity. The finishing material is, for example, silver or gold. In this case, it is the layer of finishing material that is deposited by a chemical or electrochemical process.
[0051] La figure 1 schématise un exemple de guide d’ondes comprenant deux trous de drainage identiques en vis-à-vis traversant deux parois opposées du guide. [0051] Figure 1 shows schematically an example of a waveguide comprising two identical drainage holes facing each other through two opposite walls of the guide.
[0052] La figure 2a représente le paramètre de transmission S21 du guide d’ondes de la figure 1 en fonction de la fréquence du signal pour différents rayons des trous de drainage. Le paramètre de transmission S21 correspond à un coefficient de transmission de l’onde entre l’entrée et la sortie du guide d’ondes. Les performances du guide en transmission sont optimales lorsque le paramètre de transmission S21 est le plus proche de OdB. Autrement dit, plus le paramètre de transmission (exprimé en dB) diminue, plus cela signifie que des phénomènes de réflexion parasites interviennent et qu’une partie de l’onde ne sera pas transmise ou propagée vers la sortie du guide d’ondes. FIG. 2a represents the transmission parameter S21 of the waveguide of FIG. 1 as a function of the frequency of the signal for different radii of the drainage holes. The transmission parameter S21 corresponds to a coefficient of transmission of the wave between the input and the output of the waveguide. The performance of the guide in transmission is optimal when the transmission parameter S21 is closest to OdB. In other words, the more the transmission parameter (expressed in dB) decreases, the more this means that parasitic reflection phenomena occur and that part of the wave will not be transmitted or propagated towards the output of the waveguide.
[0053] Dans l’exemple illustré à la figure 2a, les fréquences simulées sont dans la bande E c'est-à-dire [60 ; 90 G Hz] pour un guide d’ondes de longueur 50mm avec une seule paire de trous de drainage et une section de guide d’ondes de dimensions 3,1 mm sur 1 ,55 mm. In the example illustrated in Figure 2a, the simulated frequencies are in the E band, that is to say [60; 90 G Hz] for a 50mm long waveguide with a single pair of drainage holes and a 3.1mm by 1.55mm waveguide section.
[0054] Les courbes 201 ,202,203,204,205,206,207 correspondent respectivement à des rayons de trou de drainage de 0.2mm, 0.3mm ,0.4mm ,0.5mm ,0.6mm, 0.7mm et 0.8mm. ce qui correspond à des diamètres variant de 0.12L à 0.48L à une fréquence de 90 GHz. The curves 201, 202,203,204,205,206,207 correspond respectively to drainage hole radii of 0.2mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm and 0.8mm. which corresponds to diameters varying from 0.12L to 0.48L at a frequency of 90 GHz.
[0055] On peut déduire des résultats présentés à la figure 2a que plus le diamètre des trous est important, plus l’impact est significatif sur la diminution du paramètre de transmission comme cela peut être observé pour la courbe 207. En particulier, sur la figure 2a on peut observer que le paramètre S21 diminue pour un rayon strictement supérieur à 0,5mm ce qui correspond à un diamètre du trou égal à 0,3l à 90GHz. It can be deduced from the results presented in FIG. 2a that the larger the diameter of the holes, the more significant the impact on the reduction in the transmission parameter as can be observed for the curve 207. In particular, on the FIG. 2a it can be observed that the parameter S21 decreases for a radius strictly greater than 0.5 mm, which corresponds to a diameter of the hole equal to 0.31 at 90 GHz.
[0056] La figure 2b représente le paramètre de réflexion S11 du guide d’ondes pour les mêmes paramètres. Le paramètre de réflexion S11 correspond à un coefficient de réflexion de l’onde à l’entrée du guide d’ondes. [0056] Figure 2b shows the reflection parameter S11 of the waveguide for the same parameters. The reflection parameter S11 corresponds to a reflection coefficient of the wave at the input of the waveguide.
[0057] Les performances du guide en réflexion sont optimales lorsque le paramètre de réflexion S11 est le plus faible possible. Autrement dit, plus le paramètre de réflexion (exprimé en dB) augmente, plus cela signifie que des phénomènes de réflexion parasites interviennent et qu’une partie de l’onde ne sera pas transmise ou propagée vers la sortie du guide d’ondes. The performance of the guide in reflection is optimal when the reflection parameter S11 is as low as possible. In other words, the more the reflection parameter (expressed in dB) increases, the more it means that spurious reflection phenomena occur and that part of the wave will not be transmitted or propagated towards the output of the waveguide.
[0058] Les courbes 211 ,212,213,214,215,216,217 correspondent respectivement à des rayons de trou de drainage de 0.2mm, 0.3mm ,0.4mm ,0.5mm ,0.6mm, 0.7mm et 0.8mm. The curves 211, 212,213,214,215,216,217 correspond respectively to drainage hole radii of 0.2mm, 0.3mm, 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm and 0.8mm.
[0059] On peut observer que le paramètre S11 , exprimé en dB), augmente avec l’augmentation du rayon du trou ce qui signifie également que la part de l’onde It can be observed that the parameter S11, expressed in dB), increases with the increase in the radius of the hole, which also means that the part of the wave
FEUILLE RECTIFIÉE (RÈGLE 91) ISA/EP réfléchie en entrée du guide augmente avec la taille du trou. Autrement exprimé, le module |S111 du paramètre de réflexion augmente avec l’augmentation du rayon des trous. RECTIFIED SHEET (RULE 91) ISA / EP reflected at the guide entry increases with the size of the hole. Otherwise expressed, the modulus | S111 of the reflection parameter increases with the increase in the radius of the holes.
[0060] Les résultats de simulation présentés aux figures 2a et 2b permettent de conclure que les performances en transmission et en réflexion restent acceptables pour un trou de drainage ayant un diamètre inférieur ou égal à 0,3l avec l la longueur d’onde en espace libre à la fréquence la plus haute visée. The simulation results presented in Figures 2a and 2b make it possible to conclude that the performance in transmission and in reflection remain acceptable for a drainage hole having a diameter less than or equal to 0.3l with the wavelength in space. free at the highest target frequency.
[0061] L’augmentation du rayon des trous dégradent à la fois l’adaptation (paramètre S11) et la transmission (paramètre S21), cependant les effets sur la transmission sont négligeables pour un diamètre de trou inférieur ou égal à 0,3l et l’adaptation reste à un niveau suffisamment bas (< - 25 dB). The increase in the radius of the holes degrades both the adaptation (parameter S11) and the transmission (parameter S21), however the effects on the transmission are negligible for a hole diameter less than or equal to 0.3l and the adaptation remains at a sufficiently low level (<- 25 dB).
[0062] Dans un second temps, on cherche à simuler l’impact de plusieurs trous disposés périodiquement sur deux parois opposées du guide comme cela est illustré à la figure 3a. Secondly, we try to simulate the impact of several holes arranged periodically on two opposite walls of the guide as illustrated in Figure 3a.
[0063] Les figures 3b et 4a représentent une vue en coupe longitudinale selon un plan médian perpendiculaire à l’axe z, du guide d’ondes 300 pour deux configurations d’agencement des trous de drainage. Dans la première configuration 301 représentée à la figure 3b, les trous sont disposés en vis-à-vis des trous de la paroi opposée. Dans la seconde configuration 401 représentée à la figure 4a, les trous sont disposés en « quinconce », c'est-à-dire qu’ils sont en vis-à-vis de la paroi entre deux trous adjacents de la face opposée du guide d’ondes. Figures 3b and 4a show a longitudinal sectional view along a median plane perpendicular to the z axis, of the waveguide 300 for two arrangement configurations of the drainage holes. In the first configuration 301 shown in FIG. 3b, the holes are arranged opposite the holes in the opposite wall. In the second configuration 401 shown in FIG. 4a, the holes are arranged “staggered”, that is to say they are opposite the wall between two adjacent holes on the opposite face of the guide. of waves.
[0064] Le guide d’ondes de la figure 3b est un guide en bande E, dont la section transversale présente une largeur a=3.1mm et une hauteur b=1.55mm et dont la longueur totale L est égale à 50 mm. Les trous de drainage ont un rayon de 0.5mm. La distance entre deux centres de deux trous adjacents varie de 8.33mm (5 trous par face) à 1.22 mm (40 trous par face). The waveguide of Figure 3b is an E-band guide, the cross section of which has a width a = 3.1mm and a height b = 1.55mm and whose total length L is equal to 50 mm. The drainage holes have a radius of 0.5mm. The distance between two centers of two adjacent holes varies from 8.33mm (5 holes per side) to 1.22mm (40 holes per side).
[0065] La figure 3c représente différents résultats de simulation du paramètre de transmission S21 pour le guide d’ondes de la figure 3b en fonction de la fréquence et pour différents nombres de trous. Les courbes respectives 311 ,312,313,314,315,316,317,318 correspondent à un nombre de paires de trous respectivement égal à N=5,N=10,N=15,N=20,N=25,N=30,N=35,N=40. Une paire de trous correspond à deux trous disposés respectivement sur deux faces opposées du guide d’ondes. FIG. 3c represents different simulation results of the transmission parameter S21 for the waveguide of FIG. 3b as a function of the frequency and for different numbers of holes. The respective curves 311, 312,313,314,315,316,317,318 correspond to a number of pairs of holes respectively equal to N = 5, N = 10, N = 15, N = 20, N = 25, N = 30, N = 35, N = 40. A pair of holes corresponds to two holes arranged respectively on two opposite faces of the waveguide.
[0066] Les courbes de la figure 3c permettent de faire apparaître une diminution de la transmission pour certaines fréquences et certains nombres N. Par exemple, pour N=15 et une fréquence de 67,5 GHZ, on observe une chute du paramètre de transmission de l’ordre de -2dB. The curves of FIG. 3c make it possible to show a reduction in the transmission for certain frequencies and certain N numbers. For example, for N = 15 and a frequency of 67.5 GHZ, a drop in the transmission parameter is observed. of the order of -2dB.
[0067] Par analyse, on peut en déduire qu’une chute du paramètre de transmission apparaît lorsque la relation suivante est respectée : By analysis, it can be deduced that a drop in the transmission parameter appears when the following relationship is respected:
[0068] l9/2 = L/(N+1) avec L la longueur totale du guide, N le nombre de paires de trous et Ag la longueur d’onde guidée, c’est-à-dire la longueur d’onde dans le canal de propagation. Le terme L/(N+1) correspond à la distance d entre deux trous adjacents représentée sur la figure 3b. [0068] t 9/2 = L / (N + 1) L with the total length of the waveguide, N is the number of pairs of holes and A g guided wavelength, that is to say the length of wave in the propagation channel. The term L / (N + 1) corresponds to the distance d between two adjacent holes shown in Figure 3b.
[0069] A titre de rappel, la longueur d’onde d’un signal se propageant dans un guide d’onde rectangulaire est exprimée par :
Figure imgf000010_0001
As a reminder, the wavelength of a signal propagating in a rectangular waveguide is expressed by:
Figure imgf000010_0001
[0071 ] Où m et n exprime le mode TEmn du guide, a la largueur et b la hauteur du guide, et 2 la longueur d’onde en espace libre : Where m and n express the TE mn mode of the guide, a the width and b the height of the guide, and 2 the wavelength in free space:
[0072] l = -f [0072] l = - f
[0073] Où c est la vitesse de la lumière et f\ a fréquence. Where c is the speed of light and f \ a frequency.
[0074] En se limitant au mode fondamental TEi0 du guide, l’équation se simplifie :
Figure imgf000010_0002
By limiting ourselves to the fundamental mode TEi 0 of the guide, the equation is simplified:
Figure imgf000010_0002
Ainsi la longueur d’onde guidée Ag est dépendante de la longueur d’onde en espace libre, du mode propagé (généralement TEi0) et des dimensions du guide. Thus, the guided wavelength A g is dependent on the wavelength in free space, on the propagated mode (generally TEi 0 ) and on the dimensions of the guide.
[0076] La figure 3d représente les résultats de simulation du paramètre de réflexion S11. On peut observer une augmentation du paramètre de réflexion pour les mêmes couples (fréquences, nombre de trous) qu’à la figure 3c. [0077] De façon générale, une chute du paramètre de transmission ou une augmentation du paramètre de réflexion apparaît lorsque la relation suivante est respectée : FIG. 3d represents the simulation results of the reflection parameter S11. An increase in the reflection parameter can be observed for the same couples (frequencies, number of holes) as in FIG. 3c. In general, a drop in the transmission parameter or an increase in the reflection parameter appears when the following relationship is respected:
[0078] K*(Ag/2) = L/(N+1)=d, avec K un entier naturel non nul. K * (A g / 2) = L / (N + 1) = d, with K a non-zero natural number.
[0079] Par exemple pour N=5 on a L/(N+1) = 8.33 mm . Pour une fréquence de 72.3 GHz, 3*Ag/2 = 8.37 mm ³ L/(N+1). Pour une fréquence de 86.4 GHz on a 4*Ag/2 = 8.38 mm == L/(N+1). For example for N = 5 we have L / (N + 1) = 8.33 mm. For a frequency of 72.3 GHz, 3 * Ag / 2 = 8.37 mm ³ L / (N + 1). For a frequency of 86.4 GHz we have 4 * Ag / 2 = 8.38 mm == L / (N + 1).
[0080] La figure 4b représente différents résultats de simulation du paramètre de transmission S21 pour le guide d’ondes de la figure 4a en fonction de la fréquence et pour différents nombres de paires de trous. [0080] Figure 4b shows different simulation results of the transmission parameter S21 for the waveguide of Figure 4a as a function of the frequency and for different numbers of pairs of holes.
[0081] Le guide d’ondes de la figure 4a est un guide en bande E, dont la section transversale présente une largeur a=3.1mm et une hauteur b=1.55mm et dont la longueur totale L est égale à 50 mm. Les trous de drainage ont un rayon de 0.5mm. La distance entre deux centres de deux trous adjacents varie de 8.33mm (5 trous) à 1.22 mm (40 trous). La distance d’ entre deux trous adjacents est représentée sur la figure 4a, il s’agit de la distance entre deux trous consécutifs quelle que soit la face sur laquelle le trou est disposé. Dans ce cas, d’= L/2*(N+1). The waveguide of Figure 4a is a band E guide, the cross section of which has a width a = 3.1mm and a height b = 1.55mm and whose total length L is equal to 50 mm. The drainage holes have a radius of 0.5mm. The distance between two centers of two adjacent holes varies from 8.33mm (5 holes) to 1.22mm (40 holes). The distance d 'between two adjacent holes is shown in Figure 4a, it is the distance between two consecutive holes regardless of the face on which the hole is placed. In this case, d '= L / 2 * (N + 1).
[0082] Les courbes respectives 411 ,412,413,414,415,416,417,418 correspondent à un nombre de paires de trous respectivement égal àThe respective curves 411, 412,413,414,415,416,417,418 correspond to a number of pairs of holes respectively equal to
N=5,N=10,N=15,N=20,N=25,N=30,N=35,N=40, autrement dit au nombre de trous sur une face du guide. N = 5, N = 10, N = 15, N = 20, N = 25, N = 30, N = 35, N = 40, in other words the number of holes on one face of the guide.
[0083] La figure 4c représente différents résultats de simulation du paramètre de réflexion S11 pour le guide d’ondes de la figure 4a en fonction de la fréquence et pour différents nombres de trous. [0083] Figure 4c shows different simulation results of the reflection parameter S11 for the waveguide of Figure 4a as a function of the frequency and for different numbers of holes.
[0084] Les courbes respectives 421 ,422,423,424,425,426,427,428 correspondent à un nombre de paires de trous respectivement égal àThe respective curves 421, 422,423,424,425,426,427,428 correspond to a number of pairs of holes respectively equal to
N=5,N=10,N=15,N=20,N=25,N=30,N=35,N=40, autrement dit au nombre de trous sur une face du guide. N = 5, N = 10, N = 15, N = 20, N = 25, N = 30, N = 35, N = 40, in other words the number of holes on one face of the guide.
[0085] Les courbes des figures 4b et 4c permettent de déduire que l’adaptation est fortement dégradée lorsque la relation suivante est respectée : The curves of Figures 4b and 4c make it possible to deduce that the adaptation is strongly degraded when the following relation is respected:
[0086] K*Ag/2= L/2*(N+1)=d’ [0087] Par exemple pour N=10 à 81.3GHz la longueur d’onde guidée est 4.59 mm et la distance dans la direction de propagation entre deux trous successifs est de 2.27mm soit Ag/2. K * Ag / 2 = L / 2 * (N + 1) = d ' For example, for N = 10 at 81.3 GHz, the guided wavelength is 4.59 mm and the distance in the direction of propagation between two successive holes is 2.27 mm, ie Ag / 2.
[0088] Pour N=5 la distance dans la direction de propagation entre deux trous successifs est de 4.16mm soit Ag/2 à 60.3GHz et Ag à 86.8GHz. For N = 5, the distance in the direction of propagation between two successive holes is 4.16mm, ie Ag / 2 at 60.3GHz and Ag at 86.8GHz.
[0089] La distance d’= L/2*(N+1) correspond à la distance entre deux trous consécutifs en quinconce sur les deux faces opposées. Autrement dit, la distance d’ correspond à un décalage entre la rangée de trous périodiques de la première face et la rangée de trous périodiques de la seconde face, dans un plan de coupe longitudinal du guide (le plan représenté à la figure 4a). The distance d ′ = L / 2 * (N + 1) corresponds to the distance between two consecutive holes staggered on the two opposite faces. In other words, the distance d 'corresponds to an offset between the row of periodic holes of the first face and the row of periodic holes of the second face, in a longitudinal section plane of the guide (the plane shown in FIG. 4a).
[0090] A partir des résultats de simulation précédents, on peut en déduire qu’un dimensionnement optimal pour la distance D entre deux trous consécutifs dans la direction de propagation de l’onde dans le guide d’onde est D< Ag/2. Selon les cas de figures, la distance D est d ou d’. En effet, en respectant cette règle, on évite une dégradation des paramètres de transmission ou de réflexion pour toutes les fréquences inférieures et on maximise le nombre de trous ce qui permet d’améliorer le procédé de métallisation. From the previous simulation results, it can be deduced that an optimal dimensioning for the distance D between two consecutive holes in the direction of propagation of the wave in the waveguide is D <Ag / 2. Depending on the case, the distance D is d or d ’. Indeed, by respecting this rule, a degradation of the transmission or reflection parameters for all the lower frequencies is avoided and the number of holes is maximized, which makes it possible to improve the metallization process.
[0091] La valeur minimale de la distance D dépend d’une part du diamètre des trous et de la faisabilité technologique pour réaliser des trous de faible dimension. The minimum value of the distance D depends on the one hand on the diameter of the holes and on the technological feasibility of making small holes.
[0092] Sans sortir du cadre de l’invention, des configurations intermédiaires entre 301 et 401 peuvent être envisagées, c'est-à-dire des configurations pour lesquelles les trous agencés dans une paroi du guide sont disposés partiellement en vis-à-vis des trous de la paroi opposée et des portions de parois entre deux trous de la paroi opposée. Without departing from the scope of the invention, intermediate configurations between 301 and 401 can be envisaged, that is to say configurations for which the holes arranged in a wall of the guide are arranged partially facing one another. screw holes in the opposite wall and wall portions between two holes in the opposite wall.
[0093] Un tel exemple 501 est représenté à la figure 5. Dans ce cas de figure, la règle à respecter est que la distance la plus grande d2 entre deux trous consécutifs doit être inférieure à Ag/2 (d2< Ag/2). Such an example 501 is shown in Figure 5. In this case, the rule to be observed is that the greatest distance d2 between two consecutive holes must be less than Ag / 2 (d2 <Ag / 2) .
[0094] Dans tous les cas de figure, la règle de dimensionnement à respecter pour optimiser les performances du guide d’ondes et le processus de métallisation, est que la distance maximale entre deux trous consécutifs selon l’axe de propagation du guide d’onde doit être inférieure à Ag/2 à la fréquence maximale. [0095] Cette distance maximale est égale à d dans le cas de la figure 3b, à d’ dans la figure 4a et à d2 dans le cas de la figure 5. In all cases, the sizing rule to be observed to optimize the performance of the waveguide and the metallization process is that the maximum distance between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide. wave should be less than Ag / 2 at maximum frequency. This maximum distance is equal to d in the case of Figure 3b, to d 'in Figure 4a and d2 in the case of Figure 5.
[0096] Sans sortir du cadre de l’invention, d’autres règles de dimensionnement permettant d’obtenir des performances de transmission similaires sont possibles. Without departing from the scope of the invention, other sizing rules making it possible to obtain similar transmission performance are possible.
[0097] En effet, les résultats de simulation décrits précédemment permettent de conclure que, pour éviter des dégradations des paramètres de transmission ou d’adaptation (réflexion) un critère général à respecter est que la distance D (d, d’ ou d2) soit différente de K* Ag/2, avec K un entier naturel non nul, à toutes fréquences d’intérêt. In fact, the simulation results described above make it possible to conclude that, in order to avoid degradation of the transmission or adaptation (reflection) parameters, a general criterion to be observed is that the distance D (d, d 'or d 2 ) is different from K * Ag / 2, with K a non-zero natural number, at all frequencies of interest.
[0098] Dans ce cas, on peut fixer un critère général défini par la relation suivante : [0099] K*Ag > D > (2K-1 )*Ag/2 In this case, it is possible to fix a general criterion defined by the following relation: [0099] K * Ag>D> (2K-1) * Ag / 2
[0100] En particulier, dans le cas où le guide est utilisé pour fonctionner dans une bande de fréquence étroite il est envisageable de définir une distance D supérieure à Ag/2 (de la fréquence maximum de cette bande) sans avoir de pics de réflexion parasites, comme cela a été démontré précédemment. [0100] In particular, in the case where the guide is used to operate in a narrow frequency band, it is conceivable to define a distance D greater than Ag / 2 (of the maximum frequency of this band) without having reflection peaks. parasites, as has been shown previously.
[0101] Par exemple, pour une bande de fréquence de 70 à 75GHz dans le guide présenté à la figure 3a (a=3.1 ; b=1.55mm), soit une longueur d’onde guidée de 5.93mm à 5.23mm, si la périodicité des trous est de 4mm, on évite les pics de réflexion parasites. [0101] For example, for a frequency band of 70 to 75 GHz in the guide presented in FIG. 3a (a = 3.1; b = 1.55mm), that is to say a guided wavelength of 5.93mm to 5.23mm, if the periodicity of the holes is 4mm, spurious reflection peaks are avoided.
[0102] Dans le cas d’un dimensionnement prévu pour une bande de fréquence [Fmin; Fmax] et non une fréquence unique, le critère de dimensionnement à respecter devient: K*Ag (Fmax) > D > (2K-1 )*Ag (Fmin) /2, avec Ag (Fmax) la longueur d’onde guidée à la fréquence Fmax et Ag (Fmin) la longueur d’onde guide à la fréquence Fmin. In the case of a dimensioning provided for a frequency band [Fmin; Fmax] and not a single frequency, the sizing criterion to be respected becomes: K * Ag (F max )>D> (2K-1) * Ag (F min ) / 2, with Ag (F max ) the length of guided wave at frequency F max and Ag (F min ) the guide wavelength at frequency F min .
[0103] Ce second critère d’optimisation est sous optimal du point de vue du procédé de métallisation car dans ce cas la densité des trous n’est pas maximale, mais reste optimal du point de vue de la performance électromagnétique du guide d’ondes. This second optimization criterion is suboptimal from the point of view of the metallization process because in this case the density of the holes is not maximum, but remains optimal from the point of view of the electromagnetic performance of the waveguide. .
[0104] L’invention s’étend aussi à des configurations pour lesquelles deux ou plusieurs lignes de trous sont réalisées sur chaque face du guide. [0104] The invention also extends to configurations for which two or more lines of holes are made on each face of the guide.
[0105] Comme indiqué en préambule, le corps du guide d’ondes comprenant les trous de drainage peut être fabriqué par une technique de fabrication additive, par exemple une technique de stéréolithographie (SLA), une technique d’impression par traitement numérique de la lumière (Digital Light Processing DLP ou Continuous Digitial Light Processing CDLP), une technique d’impression par dépôt de fil fondu (Fused Déposition Modeling FDM), par jet d’encre (binder jetting), DED (direct energy déposition), EBFF (électron beam freeform fabrication), par aérosols BPM (ballistic particle manufacturing), lit de poudre SLS (sélective laser sintering), ALM (additive layer manfuacturing), cette liste n’étant pas exhaustive. As indicated in the preamble, the body of the waveguide comprising the drainage holes can be manufactured by an additive manufacturing technique, for example a stereolithography (SLA) technique, a printing technique by digital light processing (Digital Light Processing DLP or Continuous Digitial Light Processing CDLP), a printing technique by Fused Deposition Modeling FDM, by inkjet (binder jetting), DED (direct energy deposition) ), EBFF (electron beam freeform manufacturing), by BPM (ballistic particle manufacturing) aerosols, SLS (selective laser sintering) powder bed, ALM (additive layer manfuacturing), this list not being exhaustive.
[0106] Dans le cas d’une fabrication additive, un modèle numérique 3D, du type fichier CAD peut être utilisé pour définir la surface ou le volume du corps comprenant les trous de drainage. [0106] In the case of additive manufacturing, a 3D digital model, of the CAD file type can be used to define the surface or the volume of the body including the drainage holes.
[0107] Ce modèle numérique 3D est ensuite transformé en fichier d’instructions compatible de la technologie de fabrication additive choisie pour contrôler un dispositif de fabrication additive pour réaliser le corps du guide d’ondes. [0107] This 3D digital model is then transformed into an instruction file compatible with the additive manufacturing technology chosen to control an additive manufacturing device to make the body of the waveguide.
[01081 Références [01081 References
[0109] [1 ] Document de référence sur les meilleures techniques disponibles, Traitement de surface des métaux et matières plastiques, août 2006, commission européenne. [0109] [1] Reference document on the best available techniques, Surface treatment of metals and plastics, August 2006, European Commission.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif à guide d’ondes (300,301 ,401 ,501 ) comprenant un corps comportant des parois latérales avec des surfaces externes et internes, les surfaces internes définissant un canal de guide d’ondes et étant recouvertes d’une couche de métal conducteur, une pluralité de trous traversants étant aménagée sur au moins une paroi latérale du corps, les trous étant disposés selon un agencement périodique sur chaque paroi. A waveguide device (300,301, 401, 501) comprising a body having side walls with outer and inner surfaces, the inner surfaces defining a waveguide channel and being covered with a layer of conductive metal. , a plurality of through holes being provided on at least one side wall of the body, the holes being arranged in a periodic arrangement on each wall.
2. Dispositif à guide d’ondes selon la revendication 1 dans lequel la distance maximale (d,d’,d2) entre deux trous consécutifs selon l’axe de propagation du guide d’onde (301 ,401 ,501) est inférieure à Ag/2, avec Ag la longueur d’onde guidée. 2. A waveguide device according to claim 1 wherein the maximum distance (d, d ', d2) between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide (301, 401, 501) is less than Ag / 2, with Ag the guided wavelength.
3. Dispositif à guide d’ondes selon la revendication 2 dans lequel la longueur d’onde guidée Ag est prise à la fréquence opérationnelle maximale du dispositif. A waveguide device according to claim 2 wherein the guided wavelength Ag is taken at the maximum operating frequency of the device.
4. Dispositif à guide d’ondes selon la revendication 1 dans lequel la distance maximale (d,d’,d2) entre deux trous consécutifs selon l’axe de propagation du guide d’onde (301 ,401 ,501) est comprise entre (2K-1)*Ag/2 et K*Ag , avec K un entier naturel non nul et Ag la longueur d’onde guidée. 4. A waveguide device according to claim 1 wherein the maximum distance (d, d ', d2) between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide (301, 401, 501) is between (2K-1) * Ag / 2 and K * Ag, with K a non-zero natural number and Ag the guided wavelength.
5. Dispositif à guide d’ondes selon la revendication 4 dans lequel la distance maximale (d,d’,d2) entre deux trous consécutifs selon l’axe de propagation du guide d’onde (301 ,401 ,501) est comprise entre (2K-1)*Ag(Fmin)/2 et K*Ag (Fmax), avec K un entier naturel non nul, Ag(Fmin) la longueur d’onde guidée prise à la fréquence opérationnelle minimale du dispositif et Ag(Fmax) la longueur d’onde guidée prise à la fréquence opérationnelle maximale du dispositif. 5. A waveguide device according to claim 4 wherein the maximum distance (d, d ', d2) between two consecutive holes along the axis of propagation of the waveguide (301, 401, 501) is between (2K-1) * Ag (Fmin) / 2 and K * Ag (Fmax), with K a non-zero natural number, Ag (Fmin) the guided wavelength taken at the minimum operating frequency of the device and Ag (Fmax ) the guided wavelength taken at the maximum operational frequency of the device.
6. Dispositif à guide d’ondes selon l’une des revendications précédentes dans lequel les trous sont disposés sur deux parois opposées du corps. 6. A waveguide device according to one of the preceding claims wherein the holes are arranged on two opposite walls of the body.
7. Dispositif à guide d’ondes selon la revendication 6 dans lequel la période des trous est identique pour les deux parois opposées. 7. A waveguide device according to claim 6 wherein the period of the holes is identical for the two opposite walls.
8. Dispositif à guide d’ondes selon l’une des revendications 6 ou 7 dans lequel les trous d’une paroi sont disposés de sorte à ne pas être en vis à vis avec les trous de la paroi opposée. 8. A waveguide device according to one of claims 6 or 7 wherein the holes in one wall are arranged so as not to face the holes in the opposite wall.
9. Dispositif à guide d’ondes selon l’une des revendications 6 ou 7 dans lequel les trous d’une paroi sont disposés de sorte à être en vis-à-vis avec une section de paroi entre deux trous de la paroi opposée. 9. A waveguide device according to one of claims 6 or 7 wherein the holes in one wall are arranged to face a wall section between two holes in the opposite wall.
10. Dispositif à guide d’ondes selon l’une des revendications précédentes dans lequel les trous sont disposés le long d’une ou de plusieurs lignes dans le sens de propagation du guide d’onde. 10. A waveguide device according to one of the preceding claims, in which the holes are arranged along one or more lines in the direction of propagation of the waveguide.
11.Dispositif à guide d’ondes selon l’une des revendications précédentes dans lequel le diamètre d’un trou est inférieur ou égal à 0.37A, préférentiellement 0.3A, avec A la longueur d’onde dans l’espace libre à la fréquence opérationnelle maximale du dispositif. 11. A waveguide device according to one of the preceding claims wherein the diameter of a hole is less than or equal to 0.37A, preferably 0.3A, with A being the wavelength in free space at the frequency. maximum operational efficiency of the device.
12. Procédé de fabrication de dispositif à guide d’onde comprenant les étapes suivantes : 12. A method of manufacturing a waveguide device comprising the following steps:
• fabriquer un corps comportant des parois latérales avec des surfaces externes et internes, une pluralité de trous traversants étant aménagée sur au moins une paroi latérale du corps, les trous étant disposés selon un agencement périodique sur chaque paroi, • manufacturing a body comprising side walls with external and internal surfaces, a plurality of through holes being arranged on at least one side wall of the body, the holes being arranged in a periodic arrangement on each wall,
• déposer une couche de métal conducteur sur les surfaces internes, par immersion dans un bain chimique. • deposit a layer of conductive metal on the internal surfaces by immersion in a chemical bath.
13. Procédé de fabrication de dispositif à guide d’onde selon la revendication 12 comprenant en outre les étapes de : 13. A method of manufacturing a waveguide device according to claim 12 further comprising the steps of:
• Recevoir un fichier numérique comprenant des instructions de code pour le contrôle d’un dispositif de fabrication additive, lorsque les instructions de code sont exécutées par un processeur, • Receive a digital file comprising code instructions for the control of an additive manufacturing device, when the code instructions are executed by a processor,
• Contrôler le dispositif de fabrication additive à partir du fichier numérique pour fabriquer ledit corps • Control the additive manufacturing device from the digital file to manufacture said body
14. Procédé de fabrication de dispositif à guide d’onde selon la revendication 12 comprenant en outre les étapes de : • Recevoir un fichier numérique représentant un modèle 3D dudit corps,14. A method of manufacturing a waveguide device according to claim 12 further comprising the steps of: • Receive a digital file representing a 3D model of said body,
• Contrôler un dispositif de fabrication additive pour fabriquer ledit corps selon le modèle 3D spécifié dans le fichier numérique. • Control an additive manufacturing device to manufacture said body according to the 3D model specified in the digital file.
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