[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un guide d'onde pour émetteur-récepteur
d'ondes électromagnétiques fonctionnant dans la gamme des hyperfréquences et un guide
d'ondes obtenu par ce procédé.
[0002] Un guide d'onde électromagnétique est constitué par un milieu diélectrique, en général
de l'air, entouré par une enveloppe métallique de section généralement circulaire
ou rectangulaire.
[0003] Les guides d'onde sont souvent utilisés dans le domaine des ondes électromagnétiques
dites hyperfréquences pour assurer la liaison entre l'antenne d'émission ou l'antenne
de réception et l'étage amplificateur de l'émetteur ou du récepteur. Les structures
de ces guides d'ondes sont très diverses, certains guides d'ondes ont une enveloppe
métallique en acier inoxydable ou en laiton et sont argentés intérieurement, d'autres
ont une enveloppe métallique intérieure conductrice des ondes hyperfréquences, recouverte
extérieurement par une matière isolante pour isoler thermiquement l'enveloppe métallique
intérieure du milieu extérieur.
[0004] Le choix d'une structure dépend du problème de transmission qui est à résoudre. Dans
le cas par exemple d'une réception d'ondes électromagnétiques provenant de satellites
ou plus généralement de signaux provenant de l'espace, les guides d'ondes isolés thermiquement
sont préférés à ceux qui n'ont pas cette caractéristique, car dans ce cas, le concepteur
cherche à réaliser une isolation thermique la plus parfaite possible entre l'air ambiant
et l'amplificateur à faible bruit qui reçoit les signaux de l'antenne par l'intermédiaire
du guide d'onde de réception.
[0005] Un problème se pose cependant pour l'utilisation des guides d'ondes isolés thermiquement
par une gaine isolante extérieure lorsque l'amplificateur à faible bruit du récepteur
est un amplificateur paramétrique dont l'enceinte est maintenue à une température
basse, de l'ordre de - 20° C.
[0006] On constate en effet, dans ce cas, que les calories du milieu extérieur sont transportées
à l'intérieur de l'enceinte par la partie métallique du guide intérieur à la gaine
isolante. L'épaisseur relativement importante (2 mm) de la partie métallique contribue
à une résistance thermique de celle-ci qui est faible. Dans ces conditions, des variations
brutales de température du milieu extérieur provoquent quasi instantanément les mêmes
variations de température à l'intérieur de l'enceinte et par voie de conséquence font
apparaître à la sortie de l'amplificateur paramétrique un niveau de bruit correspondant
important. Comme ces perturbations peuvent être difficilement absorbées par les groupes
de régulation de température de l'enceinte qui ont des temps de réponse trop importants,
on a cherché à augmenter la résistance thermique de la partie métallique interne du
guide d'onde en ramenant l'épaisseur des parois à quelques dizaines de micron. Une
structure connue de ces guides d'ondes est constituée par des tuyaux rigides en matière
plastique, séparés en deux parties dans le sens de leur longueur et dont la partie
interne est métallisée pour permettre la propagation des ondes électromagnétiques.
[0007] Malheureusement la propagation des ondes électromagnétiques dans ce type de guides
d'ondes ne s'effectue pas correctement car les procédés de moulage, de métallisation
et de collage pour assembler les deux parties du guide d'onde ne permettent pas d'obtenir
une géométrie et un état de surface satisfaisants. En effet, le moulage de la matière
plastique laisse des angles de dépouille qui font que la section du guide d'onde n'est
pas constante sur toute sa longueur, la métallisation de la matière plastique est
délicate et le collage des deux parties du guide provoque des discontinuités de surface.
[0008] Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités à l'aide d'un procédé
de fabrication d'un guide d'onde électromagnétique ayant une enveloppe métallique
recouverte d'une matière thermiquement isolante et dont l'épaisseur ne dépasse pas
quelques dizaines de microns. Grâce à l'invention, la résistance thermique du guide
d'onde ainsi obtenu est satisfaisante pour ne pas augmenter le niveau du bruit des
amplificateurs paramétriques de réception. La géométrie du guide d'onde obtenu est
également satisfaisante pour permettre une transmission correcte des ondes électromagnétiques.
[0009] A cet effet l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un guide d'onde
pour émetteur récepteur d'ondes électromagnétiques caractérisé en ce qu'il consiste
à réaliser un noyau métallique d'électroformage en alliage léger dont les dimensions
extérieures sont à peu près égales aux dimensions internes de l'enveloppe du guide
d'onde à réaliser, à déposer par voie électrolytique une fine couche de laiton sur
la surface externe du noyau d'électro-formage correspondant à la surface interne de
l'enveloppe du guide à réaliser, à déposer par voie électrolytique une couche d'argent
au-dessus de la couche de laiton puis une couche de cuivre au-dessus de la couche
d'argent, à recouvrir la couche de cuivre ainsi obtenue d'une matière plastique, à
dissoudre le noyau d'électro-formage et la couche de laiton de manière à faire apparaître
la couche d'argent.
[0010] L'invention a également pour objet un guide d'onde obtenu par le procédé précité
caractérisé en ce qu'il comprend deux brides, une enveloppe métallique pour le guidage
des ondes électromagnétiques, reliant les deux brides entre elles, constituée par
une couche d'argent et une couche de cuivre entourant la couche d'argent pour maintenir
en place les deux brides et comprenant également une couche d'enrobage de l'enveloppe
métallique en matière plastique, placée dans l'espace situé entre les deux brides.
[0011] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la
description faite au regard des dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple
et dans lesquels les figures la à 1g illustrent les différentes étapes du procédé
selon l'invention.
[0012] Le noyau d'électro-formage utilisé est représenté à la figure la, il se compose d'un
corps allongé 1 en alliage léger d'aluminium du type AU4G renfermant 4% de cuivre
et 1% de magnésium. Dans une première étape, le noyau 1 est usiné de manière à présenter
une section constante rectangulaire ou circulaire correspondant à la forme du guide
d'onde souhaité et dont les dimensions sont à peu près celles intérieures de l'enveloppe
du guide d'onde à réaliser. Le noyau 1 est éventuellement percé d'un trou 2 le traversant
sur toute sa longueur. Les extrémités du noyau sont formées par deux faces planes
3 et 4 perpendiculaires à l'axe longitudinal du noyau.
[0013] Dans une deuxième étape représentée à la figure lb des plaques en matière plastique
sont appliquées sur les faces d'extrémités 3 et 4 du noyau 1 pour les préserver de
l'attaque des agents chimiques utilisés dans la suite du procédé.
[0014] Dans une troisième étape représentée à la figure lc une première couche 7 de laiton,
d'environ 2 microns, est déposée par voie électrochimique sur le noyau 1. Cette opération
est effectuée après avoir au préalable constitué sur le noyau 1 une couche d'adhérence
de zinc, obtenue par exemple par immersion du noyau 1 dans un bain à 25° C, de soude
OHNA à 450g par litre, d'oxyde de zinc Zn0 à 50g par litre et de chlorure de fer à
1g par litre.
[0015] Le dépôt du laiton pourra être obtenu en utilisant un électrolyte composé de cyanure
de cuivre CN CU à 52g/litre, de cyanure de zync CN
2Zn à 12g/litre, de cyanure de sodium CN Na à 85g/litre, de carbonate de sodium CO
3 Na
2 à 30g/litre, de chlorure d'amoniac NH
4 Cl à 28g/litre et de cyanure libre à 5g/litre.
[0016] Après le dépôt de la couche de laiton, la quatrième étape du procédé représentée
à la figure ld consiste à déposer une couche d'argent 8 d'environ 7 microns d'épaisseur.
Ce dépôt est effectué par voie électrolytique en utilisant un électrolyte à 20° C
constitué par exemple par un sel d'argent Ag(CN)2K à 55g/litre, du cyanure de potassium
CNK à 125g/litre, du carbonate de potassium à 20g/litre.
[0017] Après le dépôt de la couche d'argent, la cinquième étape du procédé représenté à
la figure le consiste à positionner deux brides de laiton 9 et 10 sur la couche d'argent
précédemment obtenue, chacune étant en contact avec les plaques de protection 5 et
6 et à les rendre solidaires de la couche d'argent par un dépôt électrolytique d'une
couche de cuivre au-dessus de la couche d'argent, de 40 microns environ d'épaisseur.
[0018] On pourra utiliser comme électrolyte pour effectuer le dépôt du cuivre une solution
composée de sulfate de cuivre S0
4 Cu à 100g/litre, d'acide sulfirique H
2SO
4 à 180g/litre, et de chlore à 0,05g/litre.
[0019] A la sixième étape, représentée à la figure lf, les plaques 5 et 6 de protection
sont retirées et l'espace entre les brides 9 et 10 est rempli par une matière plastique
thermiquement isolante 12 constituée, par exemple, d'une résine en polyuréthane dont
l'épaisseur doit être déterminée, suivant les applications, en fonction de l'isolement
thermique recherché.
[0020] Enfin, lorsque la polymérisation de la résine est terminée, l'étape finale du procédé,
représentée à la figure lg, consiste à dissoudre le noyau 1 à l'aide d'une première
solution constituée, par exemple, par de la soude caustique OH NA à 100g/litre, à
la température de 70° C puis à éliminer la couche de laiton 7 à l'aide d'une solution,
composée d'acide sulfurique H
2SO
4 à 75% et d'acide nitrique HN0
3 à 25% pour faire apparaître la couche d'argent 8. On pourra à la fin de cette étape
procéder à une argenture supplémentaire de la couche d'argent de façon à améliorer
l'état de surface de la couche métallique servant à la propagation des ondes électromagnétiques.
[0021] Le guide d'onde obtenu par le procédé qui vient d'être décrit est représenté à la
figure lg, il est constitué par deux brides 9 et 10, une enveloppe métallique, servant
à la propagation de l'onde électromagnétique, relie les deux brides 9 et 10 et est
constituée par une couche d'argent 8 ayant à peu près 2 microns d'épaisseur et par
une couche de cuivre ayant à peu près 5 microns d'épaisseur entourant la couche d'argent
pour maintenir en place les deux brides. L'espace entre les deux brides 9 et 10 est
rempli par la matière plastique 12 qui assure à la fois l'isolation thermique recherchée
et la rigidité du guide d'onde ainsi constitué.
[0022] Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation
avec un exemple particulier de réalisation, il faut comprendre que la description
n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention.
1. Procédé de fabrication d'un guide d'onde pour émetteur-récepteur d'ondes électromagnétiques,
caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un noyau métallique (1) d'électro-formage
en alliage léger dont les dimensions extérieures correspondent à peu près aux dimensions
internes de l'enveloppe du guide d'onde à réaliser, à déposer par voie électrolytique
une fine couche de laiton (7) sur la surface du noyau d'électro-formage correspondant
à la surface interne de l'enveloppe du guide à réaliser, à déposer par voie électrolytique
une couche d'argent (8) au-dessus de la couche de laiton (7) puis une couche de cuivre
(11) au-dessus de la couche d'argent (8), à recouvrir la couche de cuivre (11) ainsi
obtenue d'une matière plastique, à dissoudre le noyau d'électro-formage (1) et la
couche de laiton (7) de manière à faire apparaître la couche d'argent (8).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau d'électro-formage
(1) est constitué par un corps allongé en alliage léger d'aluminium.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que
l'alliage léger en aluminium renferme 4% de cuivre et 1% de magnésium.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
le dépôt de la couche de laiton (7) est effectué après avoir déposé au préalable une
couche d'adhérence de zinc.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce
que le dépôt de la couche de zinc est obtenue par voie chimique par immersion du noyau
dans un bain composé de soude caustique à 450g/litre, d'oxyde de zync à 50g/litre
et de chlorure de fer à lg/litre.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce
que le dépôt du laiton est obtenu en utilisant un électrolyte composé de cyanure de
cuivre à 52g/litre, de cyanure de zinc à 12g/litre, de cyanure de sodium à 85g/litre,
de carbonate de sodium à 30g/litre, de chlorure d'ammoniac à 28g/litre et de cyanure
libre à 5g/litre.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce
que le dépôt de la couche d'argent (8) est effectué en utilisant un électrolyte constitué
par un sel d'argent, du cyanure de potassium et du carbonate de potassium.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce
que l'épaisseur de la couche d'argent (8) déposée n'excède pas 7 microns d'épaisseur.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce
que le dépôt de la couche de cuivre (11) a lieu en utilisant un électrolyte composé
de sulfate de cuivre à 100g/litre, d'acide sulfurique à 180g/litre et de chlore à
0,05g/litre.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en
ce que le noyau d'électro-formage (1) est dissous à l'aide d'une solution constituée
par de la soude caustique à 100g/litre, et à la température de 70° C.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en
ce que la couche de laiton (7) est dissoute à l'aide d'une solution composée d'acide
sulfurique à 75% et d'acide nitrique à 25%.
12. Guide d'onde caractérisé en ce qu'il comprend deux brides (9, 10), une enveloppe
métallique pour le guidage des ondes électromagnétiques, reliant les deux brides entre
elles, constituée par une couche d'argent (8) et une couche de cuivre (11) entourant
la couche d'argent pour maintenir en position les deux brides et comprenant également
une couche d'enrobage (12) de l'enveloppe métallique, en matière plastique, placée
dans l'espace situé entre les deux brides.
13. Guide d'onde selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'épaisseur de la
couche d'argent (8) est à peu près de 7 microns.
14. Guide d'onde selon les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que l'épaisseur
de la couche de cuivre (11) est à peu près de 40 microns.