Bande absorbante large bande pour joint de four micro-onde

Description

[0001] La présente invention concerne des bandes absor­bantes pour réaliser des joints étanches en VHF à base de poudres de ferrites, liées dans des plastiques ou poly­mers.

[0002] Dans la littérature, un nombre de bandes absor­bantes pour four micro-ondes sont décrites, destinées à supprimer les fuites à travers les joints de portes, en particulier.

[0003] Les brevets US 3,742,176 et 3,866,000 décrivent ainsi des mélanges magnétiques absorbants, pour réaliser de telles bandes, incorporant 20 à 80 % en poids de fer­rites (au Ni, Cu, Mn, Zn ou Mg).

[0004] L'insuffisance de ces mélanges apparaît claire­ment, notamment dans le brevet US 4,046,983, où l'on précise d'utiliser un dimensionnement, dans le sens de la propagation de la fuite, égal à un multiple intégral d'environ λ/2, ou λ est la longueur d'onde dans le maté­riau composite, introduisant ainsi une résonance, avec un maximum d'absorption, pour la fréquence de 2,45 GHz.

[0005] Or, de tels fours émettent des parasites autour de la fréquence de générateur de 2,45 GHz (à cause de modulation parasite) et fabriquent des harmoniques supé­rieures.

[0006] L'harmonique 5 plus particulièrement, c'est-à-dire la gamme des fréquences autour de 12,25 GHz, fuit à travers les différents joints, trous, etc. du four et en particulier la porte.

[0007] Or, les fréquences de la télévision par satellite, en cours d'installation à échelle mondiale, se trouvent autour de 12 GHz. De ce fait, une norme récente (VDE 871) limite le rayonnement maximum des fours micro-ondes à une valeur très faible, et de ce fait, les bandes absorbantes doivent d'abord couvrir la gamme de 2,45 à 12, 25 GHz, et ensuite, de ce même fait, ne pas utiliser des effets de résonance.

[0008] Il est un but de ce brevet de décrire une bande absorbante très large bande, et à performances améliorées, couvrant 2,45 à 12,25 GHz, et au-delà.

[0009] Cette largeur de bande est obtenue par la suppres­sion d'effets de résonance, en recherchant des pertes par absorption magnétique (des ferrites) et par pertes diélec­triques (du mélange) égales ou supérieures à leurs effets réactifs équivalents, approximativement à une somme des angles de pertes électriques et magnétiques supérieurs à l'unité.

[0010] En termes "radio" classiques, le mélange doit avoir ainsi un coefficient de surtension Q de l'ordre de/et infé­rieur à l'unité : on sait qu'alors, par définition, toute résonance disparaît : le milieu sera absorbant, indépendam­ment de la fréquence.

[0011] Pour rendre ensuite l'effet d'atténuation des fuites maximum, en remplissant seulement partiellement un joint de porte, on peut démontrer que l'impédance d'onde du milieu (proportionnelle à la racine carrée du produit de la per­méabilité et de la permittivité du composite absorbant) doit être aussi élevée que possible, pour s'approcher de l'impé­dance du vide (377Ω).

[0012] En effet, l'impédance d'onde de ces milieux, égale à la racine carrée du rapport de la perméabilité divisée par la permittivité, est en général très inférieure à 377Ω du fait que les perméabilités que l'on peut réaliser sont très inférieures à la permittivité, dans cette gamme de fréquence.

[0013] L'impédance d'onde est donc très inférieure à 377 Ω, et l'onde (dans le cas de l'entrefer d'air) aura tendance à contourner la bande de composites : elle ne sera plus absorbée.

[0014] D'après l'invention, de tels matériaux composites, répondant aux conditions ci-dessus peuvent être réalisés, en utilisant des ferrites de formule générale MO (Fe₂O₃), où M représente un métal bivalent, tel que le Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Mg, représentant une perméabilité basses fréquences supé­rieures à 200, et de préférence supérieure à 1000, avec une concentration en ferrite dans le mélange supérieure à 80 % en poids.

[0015] La condition importante additionnelle est que ces ferrites aient une résistivité élevée (par exemple supé­rieure à 50Ω cm, et de préférence supérieure à 1000 Ω cm), cette résistivité pouvant être améliorée éventuellement par un traitement thermique approprié (et connu) de la poudre (avant incorporation dans le mélange), supprimant en sur­face les ions de fer bivalent et trivalent coexistants.

[0016] Typiquement, un mélange réalisé d'après les règles énoncées dàns le brevet français n° 78 33385 utilisant un ferrite Mn-Zn, pour application basse fréquence, avec une haute perméabilité et à haute résistivité, avec une concen­tration de 85 % en poids, représente à la fois un spectre d'absorption élevé de quelque 1 GHz à 15 GHz, et une impé­dance d'onde élevée (du mélange) du fait de la réduction de la permittivité par la résistivité élevée. (Un tel mélange sera par ailleurs essentiellement isolant, en opposition avec des bandes absorbantes plus ou moins conductrices pré­conisées également pour réaliser des joints absorbants).

[0017] Comme il est difficile de réaliser une impédance d'onde très élevée, sur toute la gamme, il est évident qu'il peut y avoir (dues aux réflexions de l'onde à l'entrée et à la sortie de la bande), des résonances d'interface. Elles peuvent être supprimées, en donnant à l'onde une progres­sivité de pénétration, par exemple, la mise en biseau d'une ou des deux faces.

[0018] Finalement, l'élargissement de la bande d'absorp­tion nécessaire peut également être obtenue, par l'utilisa­tion de plusieurs poudres de ferrites dans le mélange, cha­cune représentant une somme des angles de pertes tg δ dans une partie du spectre d'absorption utile, et ces pertes se complétant, dans la gamme, pour réaliser la condition de la surtension Q de l'ordre de ou inférieure à l'unité.

[0019] Typiquement, un ferrite Mn-Zn à perméabilité moyenne (dont l'absorption ne va guère au-delà de quelques GHz) à 60 % de poids, pourra étre complété par un ferrite de NiZn, riche en Zn (c'est-à-dire à perméabilité moyenne), à 20 % en poids, pour obtenir l'élargissement de l'absorption.

Revendications

1. Bande absorbante de fuites pour joint de four micro-onde, installée dans et remplissant au moins partiel­lement un trajet de fuite, consistant en un matériau com­posite magnétique absorbant,
      où le matériau composite consiste en une poudre de ferrite ou un mélange de poudres de ferrites appropriés, dans une matrice organique (telle qu'un plastique, caout­chouc, polymère), ce (ou ces) ferrite(s) ayant la formule générale MO (Fe₂O₃),
      où M est un métal bivalent tel que le Fe, Mn, Ni, Cu, MZ, et où ce (ou ces) ferrite(s) représente(nt) un pourcentage total en poids dans le mélange, entre 80 et 95 %, et où ce matériau composite ne représente pas d'effet de résonance, c'est-à-dire que son facteur de surtension Q est substantiellement égal ou inférieur à l'unité dans une gamme de fréquences égales ou supérieures à 2,45 GHz et de préférence entre 2,45 et 12 GHz.

2. Bande absorbante de fuites de four micro-onde, selon la revendication 1, où l'impédance caractéristique de ce matériau composite magnétique absorbant est choisie pour s'approcher et dépasser l'impédance du vide.

3. Bande absorbante de fuites de four micro-onde, selon une des revendications 1 et 2, où l'un des côtés de la bande, au moins, face au sens de la propagation de la fuite, est en biseau, pour réaliser une adaptation progres­sive, et ainsi éviter des réflexions internes, c'est-à-dire des effets d'absorption sélectifs avec la fréquence.