EP1677386A1 - Dispositif micro-onde appliqué au traitement insecticide d'arbres sur pied et de bois coupé - Google Patents

Abstract

L'invention décrit un dispositif micro-onde destiné à la destruction parasitaire des insectes ou de leurs larves situés dans des troncs d'arbres sur pied ou dans des pièces de bois. Il se compose d'une source micro-onde (magnétron) fonctionnant à 2450 MHz de 1000 à 2000 W de puissance, d'un diviseur 16 voies et d'un applicateur réseau de 16 antennes de type PIFA. Toutes les antennes du réseau sont adaptées à la fréquence de fonctionnement du magnétron. La section du faisceau couvre une surface de 20*20 cm² avec une densité d'énergie suffisante pour détruire les parasites et les insectes ou larves présentes dans ce faisceau.

Description

• La présente invention concerne un dispositif permettant de rayonner une onde électromagnétique de fréquence 2450 MHz de façon uniforme à travers une section de 200*200 mm². Une des applications visées est de détruire des insectes ou des larves dans un tronc d'arbre ou une pièce de bois.
Exposé de l'invention :
• L'invention concerne un panneau rayonnant plat dont la description est donnée ci-dessous créant un flux de puissance sensiblement uniforme dans une section de 200*200 mm. Il est composé de 16 antennes élémentaires alimentées à partir d'un magnétron selon le schéma de principe donné en figure 1. Le panneau rayonnant est alimenté par un magnétron fonctionnant à une fréquence de 2450 MHz et d'une puissance de 1 kW. Un diviseur de puissance permet de répartir la puissance du magnétron sur les 16 antennes du panneau. Le magnétron est placé sur une tête micro-onde constituée d'un guide d'onde et d'une transition entre guide d'onde et diviseur. Un dispositif d'adaptation du magnétron (par vis par exemple) doit être intégré dans la tête micro-onde pour obtenir la puissance maximum. La liaison entre le diviseur et les antennes du panneau rayonnant est assurée par des câbles coaxiaux. Ces divers éléments sont nécessaires au fonctionnement de l'ensemble.
  Le panneau rayonnant se compose de 16 antennes identiques. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 2-a donne un schéma d'une antenne élémentaire, la figure 2-b, un ensemble de quatre antennes. Le panneau complet se compose de quatre ensembles semblables à celui représenté en figure 2-b. Plusieurs panneaux rayonnants peuvent être placés côte à côte pour couvrir une surface plus grande (figure 3).
  Le fait d'utiliser un panneau rayonnant permet d'avoir un faisceau peu divergent dans la zone à traiter. Avec trois panneaux rayonnants, alimentés par trois magnétrons, les faisceaux se recouvrent partiellement, mais ils sont incohérents, et la densité de puissance locale est la somme des densités de puissance de chaque faisceau. L'utilisation de trois panneaux permet d'avoir une meilleure couverture de la zone à traiter. En suivant les données de la littérature scientifique sur le sujet (en moyenne 50 Joules/cm3 pour tuer une larve), les flux de puissance obtenus sont suffisants pour tuer les larves présentes sans altérer le bois environnant du fait du contraste diélectrique entre le bois et les larves.
• Les figures 4-a, 4-b et 4-c représentent trois vues d'une antenne élémentaire (vue de dessus, de dessous et de profil). Les dimensions de l'antenne ont été calculées pour un fonctionnement à (2450 ± 10) MHz. Ces dimensions tiennent compte de ce que l'antenne sera placée dans le panneau final près d'autres antennes et relativement près du tronc d'arbre ou du panneau de bois à traiter (10 à 15 cm).
Description détaillée du panneau rayonnant :
• La figure 1 donne un schéma d'ensemble qui se compose de :
• un magnétron (1) -2450 MHz, 1 kW- et son alimentation (2),
• une tête micro-onde (3) -guide rectangulaire RG 340- avec dispositif d'adaptation (à vis par exemple),
• un diviseur de puissance 16 voies (4),
• 16 câbles coaxiaux (5) permettant de relier le diviseur aux antennes du panneau rayonnant (6). Les 16 câbles coaxiaux de liaison doivent avoir la même longueur, et être le plus court possible pour minimiser les pertes.
En référence à la figure 2-a, une antenne élémentaire du panneau rayonnant comporte un plan de masse carré (2) en métal de 4 mm d'épaisseur et de 45,6 mm de côté. Sur ce plan de masse vient se fixer par quatre boulons une embase coaxiale (1) de type N femelle de telle façon que son axe soit à 19 mm suivant l'axe Ox d'un coin du plan de masse, et à 16 mm du même coin suivant l'axe Oy (cf figure 4-a). L'embase (2) aura préalablement été usinée de façon à ce que le téflon du remplissage (7) affleure la partie supérieure du plan de masse. Le conducteur central de l'embase est rallongé par une pièce métallique (3) de 3,02 mm de diamètre et qui dépasse de 6 mm du plan de masse. Une autre pièce de métal (4 / 5) de 0,5 mm d'épaisseur forme la partie rayonnante de l'antenne. Elle est coudée, en forme de L. La partie (4) est carrée -25 mm, de côté- elle est percée d'un trou circulaire (6) de 3,02 mm de diamètre dont le centre est à 6 mm du côté AD et à 9 mm du côté AB (cf figure 4-a). Dans ce trou (6) vient se fixer par soudage le conducteur intérieur de l'embase coaxiale. Le côté parallèle à Ox, le plus proche de l'embase coaxiale (côté AB), est relié au plan de masse par une prolongation (5) de cet élément de 6 mm de hauteur (cf figure 4-c). Une soudure assure un bon contact électrique entre l'élément (5) et le plan de masse (2). Règlage de l'antenne : Avec les côtes fixées sur les figures 4-a, 4-b et 4-c, une antenne seule doit résonner à une fréquence légèrement inférieure à 2450 MHz. Il sera possible de ramener la fréquence de fonctionnement de l'antenne à la valeur exacte de 2450 MHz en raccourcissant l'électrode supérieur sur le côté BC (cf figure 3-a et 3-c). Le contrôle du fonctionnement de l'antenne se fait par une paramètre S₁₁ à l'aide d'un analyseur de réseau. A la résonance de l'antenne, ce coefficient S₁₁ passe par un minimum dont la valeur doit être inférieure à -15 dB.
• Dans le panneau rayonnant, les 16 antennes élémentaires sont fixées sur un support isolant (ou conducteur mais distinct des plans de masse des antennes). Les distances entre plans de masse des antennes est de 2 mm dans la direction Ox, et de 2 mm dans la direction Oy (cf figure 2-b).
• Sécurité des personnes : Pour respecter une norme de rayonnement inférieur à 1 mW/cm², lors de l'utilisation de ce panneau rayonnant, il faudra vérifier qu'aucun utilisateur ne se trouve dans un espace limité par un cône centré sur le panneau rayonnant, de 30° d'ouverture, jusqu'à une distance de 16 m de l'antenne.

Claims (5)

1. Dispositif où la puissance du magnétron est comprise entre 1 kW et 2 kW.
2. Dispositif selon lequel le panneau rayonnant se compose X antennes (10 < X < 20).
3. Dispositif selon lequel le magnetron et le diviseur sont remplacés par des sources à l'état solide, une source à l'état solide (2450 MHz, 100 watts) alimentant une antenne. Un dispositif électronique assure un fonctionnement cohérent des sources du panneau rayonnant (mise en place des ondes rayonnées).
4. Dispositif où les deux parties de l'antenne, plan de masse et électrode supérieure, ont usinées dans un même bloc, ce qui évite une soudure.
5. Dispositif où la partie supérieure de l'antenne a une forme particulière, autre que carrée pour optimiser le rendement de l'antenne.

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