FR2670954A1 - HYPERFREQUENCY LOAD USING A FLUID AS ABSORBENT. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une charge hyperfréquence à fluide. Elle comporte: - un guide d'onde (1) métallique propageant au moins une onde hyperfréquence, de longueur d'onde L dans un espace vide infini, dans un premier mode de propagation, - au moins une enceinte (7) contenant un fluide absorbant, délimitée par au moins l'intérieur d'un conduit diélectrique (3) disposé dans le guide d'onde (1). L'enceinte (7) fonctionne comme un guide d'onde diélectrique dans un second mode indépendant de la longueur du conduit diélectrique (3). Les dimensions d'au moins une section droite de l'enceinte (7) sont telles que la longueur L corresponde à la longueur d'onde de coupure du second mode. Application: charges hyperfréquences fonctionnant avec de l'eau désionisée.The present invention relates to a microwave fluid charge. It comprises: - a metal waveguide (1) propagating at least one microwave wave, of wavelength L in an infinite empty space, in a first propagation mode, - at least one enclosure (7) containing a fluid absorbent, delimited by at least the interior of a dielectric duct (3) arranged in the waveguide (1). The enclosure (7) operates as a dielectric waveguide in a second mode independent of the length of the dielectric conduit (3). The dimensions of at least one cross section of the enclosure (7) are such that the length L corresponds to the cut-off wavelength of the second mode. Application: microwave loads operating with deionized water.

Description

CHARGE HYPERFREQUENCEHYPERFREQUENCY LOAD

UTILISANT UN FLUIDEUSING A FLUID

COMME ABSORBANT.AS ABSORBENT.

La présente invention concerne une charge hyperfréquence  The present invention relates to a microwave load

utilisant un fluide comme absorbant (en pratique un liquide).  using a fluid as an absorbent (in practice a liquid).

L'utilisation des ondes hyperfréquences conduit à employer des dispositifs appelés charges, capables d'absorber une partie de la puissance mise en jeu, lorsqu'elle est inutilisée ou bien  The use of microwave waves leads to the use of devices called charges, capable of absorbing part of the power involved, when it is not used or else

la totalité de cette puissance, à l'occasion de tests.  all of this power, on the occasion of tests.

Ces charges peuvent être placées à l'extrémité d'un guide d'onde métallique à l'intérieur duquel se propagent des ondes hyperfréquences, produites par un générateur La puissance est dissipée dans un matériau absorbant présentant des pertes  These charges may be placed at the end of a metal waveguide inside which microwave waves propagated by a generator are propagated. The power is dissipated in an absorbing material with losses.

diélectriques de transmission.dielectric transmission.

Le matériau est disposé de manière à éviter les réflexions  The material is arranged to avoid reflections

de puissance vers le générateur.power to the generator.

A puissance moyenne ou faible le matériau absorbant utilisé  At medium or low power the absorbing material used

est souvent un solide tel que de la céramique.  is often a solid such as ceramics.

A puissance plus élevée, il est fréquent d'utiliser un fluide comme matériau absorbant et notamment de l'eau On fait circuler l'eau ce qui présente l'avantage de pouvoir évacuer rapidement les calories produites par l'absorption des ondes hyperfréquences D'autres liquides peuvent être utilisées tels que de l'huile, de l'octanol, du glycol éthylène etc Les caractéristiques électriques des liquides varient considérablement avec la fréquence de l'onde à absorber et avec  At higher power, it is common to use a fluid as absorbent material and in particular water is circulated water which has the advantage of being able to quickly remove the calories produced by the absorption of microwave waves D ' Other liquids can be used such as oil, octanol, ethylene glycol etc. The electrical characteristics of liquids vary considerably with the frequency of the wave to be absorbed and with

la température du liquide.the temperature of the liquid.

Dans le cas de l'eau désionisée, les pertes diélectriques diminuent tellement avec la fréquence qu'une charge à eau  In the case of deionized water, the dielectric losses decrease so much with the frequency that a water charge

désionisée ne peut fonctionner à moins de 3 G Hz.  deionized can not operate at less than 3 GHz.

Lorsque l'eau contient des sels en dissolution, des pertes résistives sont introduites et l'on peut utiliser cette eau chargée dans des charges fonctionnant à des fréquences plus basses Par exemple, l'eau de ville peut être utilisée dans des charges fonctionnant à l G Hz et l'eau salée (concentration  When the water contains dissolving salts, resistive losses are introduced and this charged water can be used in charges operating at lower frequencies. For example, tap water can be used in charges operating at higher temperatures. G Hz and salt water (concentration

d'environ 3 g/1) dans des charges fonctionnant à 350 M Hz.  about 3 g / 1) in charges operating at 350 MHz.

Dans le passé, les dispositifs hyperfréquences fonctionnant à moins de 3 G Hz ne nécessitaient pas fréquemment l'utilisation de charges à fluide car les puissances mises en jeu n'étaient pas trop importantes Avec le développement des dispositifs de puissance, on est amené à utiliser de plus en plus de charges hyperfréquences à liquide Lorsqu'elles fonctionnent avec de l'eau, si la fréquence est inférieure à 3 G Hz, cette eau sera chargée en sel Bien souvent, l'utilisateur n'a sa disposition que de l'eau désionisée Il doit la saler et la faire circuler en circuit fermé Il doit aussi prévoir un circuit de refroidissement annexe pour refroidir l'eau salée Un échangeur thermique doit être installé entre l'eau salée et l'eau de refroidissement Tous ces dispositifs sont très encombrants et  In the past, microwave devices operating at less than 3 GHz did not frequently require the use of fluid charges because the powers involved were not too great With the development of power devices, it is necessary to use more and more liquid microwave loads When they work with water, if the frequency is less than 3 GHz, this water will be loaded with salt Very often, the user has at his disposal only the deionized water It must salt and circulate in closed circuit It must also provide an auxiliary cooling circuit to cool the salt water A heat exchanger must be installed between salt water and cooling water All these devices are very bulky and

l'eau salée très corrosive détériore rapidement les circuits.  the highly corrosive salt water quickly deteriorates the circuits.

Les charges utilisant des fluides comme absorbant comprennent généralement un ou plusieurs tubes en matériau  Fillers using fluids as absorbent generally comprise one or more tubes of material

diélectrique et le liquide absorbant circule à l'intérieur.  dielectric and the absorbent liquid circulates inside.

L'onde hyperfréquence se propage à l'intérieur d'un guide d'onde métallique Les tubes diélectriques, de faible section, sont contenus dans le guide d'onde métallique Dans d'autres cas, on utilise un tube diélectrique de section voisine ou supérieure à celle du guide d'onde métallique Le liquide est  The microwave wave propagates inside a metal waveguide The dielectric tubes, of small section, are contained in the metal waveguide In other cases, a dielectric tube of adjacent section is used. greater than that of the metal waveguide The liquid is

contenu entre le guide d'onde métallique et le tube diélectrique.  content between the metal waveguide and the dielectric tube.

Plus la puissance à dissiper est importante plus la quantité de liquide utilisée est importante et plus la charge  The greater the power to be dissipated, the greater the amount of liquid used and the greater the load

est encombrante.is bulky.

Pour des raisons de coût, de construction et de résistance à la pression les tubes diélectriques sont généralement circulaires. La longueur des charges est généralement très supérieure à  For reasons of cost, construction and resistance to pressure, the dielectric tubes are generally circular. The length of the charges is generally much greater than

celle de la longueur d'onde de l'onde à absorber.  that of the wavelength of the wave to be absorbed.

D'autres structures de charges sont connues Par exemple, on peut remplir de liquide un guide d'onde ayant une extrémité fermée et contenir le liquide par un bouchon en matériau diélectrique placé dans le guide d'onde Ce bouchon forme une fenêtre laissant passer les ondes hyperfréquences Si le liquide est de l'eau à 25 C, de constante diélectrique relative 81 et le bouchon de l'alumine de constante diélectrique égale à 9 et si l'épaisseur du bouchon correspond à un quart de la longueur de l'onde à absorber, la charge est adaptée car la fenêtre se comporte comme un transformateur quart d'onde Si le bouchon est réalisé dans un matériau de constante diélectrique plus faible, l'adaptation est produite par des obstacles métalliques ou diélectriques Ces dispositif S sont particulièrement sensibles à la température du liquide Une répartition homogène de la température à l'intérieur de la charge est difficile à obtenir Ces charges fonctionnent généralement avec une bande  Other charge structures are known For example, a waveguide having a closed end may be filled with liquid and the liquid may be filled with a plug of dielectric material placed in the waveguide. microwave waves If the liquid is water at 25 C, relative dielectric constant 81 and the alumina plug of dielectric constant equal to 9 and if the thickness of the plug corresponds to a quarter of the wavelength to absorb, the load is adapted because the window behaves like a quarter-wave transformer If the plug is made of a material of lower dielectric constant, the adaptation is produced by metal or dielectric obstacles These device S are particularly sensitive at the temperature of the liquid A homogeneous distribution of the temperature inside the charge is difficult to obtain These charges generally function a with a band

passante étroite.narrow passerby.

La présente invention vise à remédier à ces Inconvénients.  The present invention aims to overcome these disadvantages.

Elle propose une charge à fluide, simple, robuste et compacte qui est susceptible d'absorber des puissances élevées, qui admet une large bande passante, le fluide pouvant avoir de faibles pertes diélectriques Cette charge permet de travailler avec des  It proposes a fluid charge, simple, robust and compact which is capable of absorbing high powers, which admits a wide bandwidth, the fluid can have low dielectric losses This load makes it possible to work with

ondes décimétriques à métriques.  UHF to metric waves.

L'invention propose d'utiliser, dans un guide d'onde métallique, au moins une enceinte contenant un fluide absorbant les ondes hyperfréquences, cette enceinte fonctionnant comme un  The invention proposes to use, in a metal waveguide, at least one chamber containing a microwave wave absorbing fluid, this chamber functioning as a

guide d'onde diélectrique à la coupure.  dielectric waveguide at cutoff.

La charge selon l'invention comprendra, de préférence, un guide d'onde métallique propageant au moins une onde hyperfréquence, de longueur d'onde L dans un espace vide infini, dans un premier mode et au moins une enceinte contenant un fluide absorbant, délimitée par au moins l'intérieur d'un conduit diélectrique L'enceinte fonctionne à la coupure, sur un second mode indépendant de la longueur du conduit Les dimensions d'au moins une section droite de l'enceinte sont telles que la longueur d'onde L corresponde à la longueur d'onde  The charge according to the invention will preferably comprise a metal waveguide propagating at least one microwave wave, of wavelength L in an infinite void space, in a first mode and at least one chamber containing an absorbent fluid. delimited by at least the interior of a dielectric duct The enclosure operates at the cutoff, on a second mode independent of the length of the duct The dimensions of at least one right section of the enclosure are such that the length of the duct L wave corresponds to the wavelength

de coupure du second mode.of the second mode.

Le second mode est, de préférence, du type T Em,m et n  The second mode is preferably of the type T Em, m and n

étant des entiers non nuls ensemble.  being non-zero integers together.

Les dimensions de la section droite de l'enceinte peuvent  The dimensions of the cross-section of the enclosure can

varier continûment ou par pas le long du conduit.  vary continuously or in steps along the pipe.

Cette variation peut être obtenue par modification des dimensions intérieures du conduit diélectrique et/ou par introduction d'un corps diélectrique ou conducteur dans le conduit, ce corps pouvant avoir une section droite variable  This variation can be obtained by modifying the internal dimensions of the dielectric conduit and / or by introducing a dielectric or conductive body into the conduit, this body possibly having a variable cross-section

continûment ou par pas le long du conduit.  continuously or in steps along the duct.

Le conduit diélectrique peut être un tube de section circulaire. Un élément diélectrique ou conducteur à ailettes peut être introduit dans le conduit diélectrique La hauteur des ailettes  The dielectric conduit may be a tube of circular section. A dielectric or conductive element with fins can be introduced into the dielectric conduit The height of the fins

peut varier continûment ou par pas le long du conduit.  may vary continuously or in steps along the conduit.

Le fluide peut être de l'eau désionisée.  The fluid can be deionized water.

Le conduit est sensiblement parallèle à l'axe principal du guide d'onde métallique et lorsque ce dernier est rectangulaire, le conduit est disposé à proximité du petit coté du guide d'onde métallique.  The conduit is substantially parallel to the main axis of the metal waveguide and when the latter is rectangular, the conduit is disposed near the small side of the metal waveguide.

De préférence, le fluide circule dans l'enceinte.  Preferably, the fluid circulates in the chamber.

De préférence, l'épaisseur du conduit diélectrique est très inférieure à la longueur d'onde L. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention  Preferably, the thickness of the dielectric conduit is much smaller than the wavelength L. Other advantages and characteristics of the invention

apparaîtront à l'aide la description suivante donnée à titre  will appear using the following description given as

d'exemple non limitatif et des figures qui représentent: la figure 1 une vue en perspective d'une charge selon l'invention la figure 2 en coupe longitudinale, une première variante d'une charge selon l'invention; la figure 3: en coupe longitudinale, une seconde variante d'une charge selon l'invention, à bande de fréquences utiles et/ou gamme de températures élargies; la figure 4: en coupe longitudinale, un deuxième mode de réalisation d'une charge, à bande de fréquences utiles et/ou gamme de températures élargies; la figure 5: en coupe longitudinale, un troisième mode de réalisation d'une enceinte contenant un fluide, pour charge à bande de fréquences utiles et/ou gamme de températures élargies; la figure 6: en coupe longitudinale, un quatrième mode de réalisation d'une enceinte contenant un fluide, pour charge à bande de fréquences utiles et/ou gamme de températures élargies; les figures 7 a, 7 b respectivement en coupe longitudinale partielle et en coupe transversale, une enceinte contenant un fluide, protégée contre les modes indésirables, pour charge selon l'invention; les figures 8 a, 8 b respectivement en coupe longitudinale partielle et en coupe transversale, une première variante d'une enceinte contenant un fluide, protégée contre les modes indésirables, pour charge selon l'invention; les figures 9 a, 9 b respectivement en coupe longitudinale partielle et en coupe transversale, une seconde variante d'une enceinte contenant un fluide, protégée contre les modes indésirables pour charge selon l'invention; la figure 10 deux courbes du rapport d'ondes stationnaires, en fonction de la fréquence, de la charge de la figure 1, à deux  non-limiting example and figures which show: Figure 1 a perspective view of a load according to the invention Figure 2 in longitudinal section, a first variant of a load according to the invention; FIG. 3: in longitudinal section, a second variant of a load according to the invention, with a useful frequency band and / or a widened temperature range; FIG. 4: in longitudinal section, a second embodiment of a load, with a useful frequency band and / or a widened temperature range; FIG. 5: in longitudinal section, a third embodiment of a fluid-containing enclosure, for load with a useful frequency band and / or a range of extended temperatures; FIG. 6: in longitudinal section, a fourth embodiment of a chamber containing a fluid, for load with a useful frequency band and / or a range of extended temperatures; Figures 7a, 7b respectively in partial longitudinal section and in cross section, an enclosure containing a fluid, protected against undesired modes for charging according to the invention; Figures 8a, 8b respectively in partial longitudinal section and in cross section, a first variant of a fluid-containing enclosure, protected against undesired modes, for load according to the invention; Figures 9a, 9b respectively in partial longitudinal section and in cross section, a second variant of a fluid containing enclosure, protected against undesired modes for charging according to the invention; FIG. 10 shows two curves of the standing wave ratio, as a function of frequency, of the load of FIG.

températures de fonctionnement.operating temperatures.

Dans un souci de clarté, les proportions entres les divers éléments représentés ne sont pas respectées De même, le dispositif de circulation de fluide et les connexions entre ce dispositif et l'enceinte contenant le fluide ne sont pas représentés. La charge représentée sur la figure 1 comporte un guide d'onde métallique 1 propageant au moins une onde hyperfréquence à absorber Le guide d'onde 1 est rectangulaire mais ce n'est qu'un exemple, il pourrait être circulaire Le guide d'onde 1 porte à l'une de ses extrémités un flasque 2  For the sake of clarity, the proportions between the various elements shown are not respected Similarly, the fluid circulation device and the connections between this device and the chamber containing the fluid are not shown. The charge shown in FIG. 1 comprises a metallic waveguide 1 propagating at least one microwave wave to be absorbed. The waveguide 1 is rectangular but this is only an example, it could be circular. The waveguide 1 door at one of its ends a flask 2

destiné à le relier à une source hyperfréquence non représentée.  intended to connect it to a microwave source not shown.

Son autre extrémité est fermée par une paroi 6 jouant le rôle d'un courtcircuit Au moins un conduit 3 en matériau diélectrique est disposé à l'intérieur du guide d'onde métallique 1 Sur la figure 1 on en a représenté deux Une enceinte 7, contenant un fluide absorbant l'onde hyperfréquence, est délimitée par au moins l'intérieur d'un des conduits 3 Dans la pratique le fluide est un liquide Dans la suite de la  Its other end is closed by a wall 6 acting as a short circuit At least a duct 3 of dielectric material is disposed inside the metal waveguide 1 In FIG. containing a fluid absorbing the microwave wave, is delimited by at least the interior of one of the conduits 3 In practice the fluid is a liquid In the following the

description, on a employé le terme liquide Sur la figure 1  description, the term liquid has been used in FIG.

l'enceinte 7 n'est délimitée que par l'intérieur du conduit 3.  the enclosure 7 is delimited only by the interior of the conduit 3.

Ce n'est qu'un exemple Le volume du liquide a la forme d'une  This is just an example The volume of the liquid has the shape of a

colonne De préférence, le liquide circule dans le conduit 3.  column Preferably, the liquid flows in the conduit 3.

Cette circulation permet l'évacuation des calories produites par l'absorption des ondes hyperfréquences Le liquide peut pénétrer par un premier orifice 4 et sortir par un second orifice 5, par exemple Pour des raisons de facilité de construction et de coût, les conduits 3 diélectriques sont des tubes ayant de préférence, une section droite circulaire On utilisera le terme  This circulation allows the evacuation of the calories produced by the absorption of microwave waves. The liquid can penetrate through a first orifice 4 and exit through a second orifice 5, for example. For reasons of ease of construction and cost, the dielectric conduits 3 are tubes preferably having a circular cross-section We will use the term

tube pour les désigner dans la suite de la description L'onde  tube to designate them in the following description The wave

hyperfréquence à absorber se propage dans le guide d'onde métallique 1 puis pénètre dans le liquide en traversant au moins  microwave to absorb propagates in the metal waveguide 1 and then enters the liquid through at least

un tube diélectrique 3.a dielectric tube 3.

Le guide d'onde métallique 1 fonctionne dans un premier mode de propagation L'onde à absorber possède une longueur d'onde L dans un espace vide infini L'enceinte 7 contenant le  The metallic waveguide 1 operates in a first propagation mode The wave to be absorbed has a wavelength L in an infinite empty space The enclosure 7 containing the

liquide se comporte comme un guide d'onde diélectrique.  liquid behaves like a dielectric waveguide.

L'épaisseur du tube diélectrique 3 est très inférieure à la longueur d'onde L Cette épaisseur est typiquement inférieure à 3 % de la longueur d'onde L. Pour obtenir une absorption maximale de l'onde hyperfréquence par le liquide, on s'arrange pour que l'enceinte 7 contenant le liquide fonctionne dans un second mode à la coupure Dans ce cas, l'enceinte 7 contenant le liquide se comporte comme une ligne de transmission dans un régime évanescent Le second mode est Indépendant de la longueur du tube diélectrique Le second mode peut être un mode T Emn des guides d'ondes diélectriques, m et N sont des nombres  The thickness of the dielectric tube 3 is much smaller than the wavelength L This thickness is typically less than 3% of the wavelength L. To obtain maximum absorption of the microwave wave by the liquid, it is necessary to arranges for the chamber 7 containing the liquid to operate in a second mode at the break In this case, the chamber 7 containing the liquid behaves as a transmission line in an evanescent regime The second mode is independent of the length of the tube dielectric The second mode can be a T Emn mode of the dielectric waveguides, m and N are numbers

entiers non nuls ensemble.whole non-void together.

Dans l'enceinte 7 contenant le liquide, la longueur d'onde L de l'onde à absorber est alors égale à la longueur d'onde de coupure du second mode Il existe une relation, pour un mode donné, entre les dimensions de la section d'un guide diélectrique, la longueur d'onde de coupure et la constante diélectrique du matériau du guide, à la température d'utilisation. A titre d'exemple, pour un guide d'onde diélectrique circulaire fonctionnant dans le mode TE 01 cette relation est R = Lc/2,6 (e)1/2 R est le rayon du guide diélectrique, Lc est la longueur d'onde de coupure du mode considéré, e est la constante diélectrique relative du matériau du guide à  In the chamber 7 containing the liquid, the wavelength L of the wave to be absorbed is then equal to the cut-off wavelength of the second mode. There is a relation, for a given mode, between the dimensions of the section of a dielectric guide, the cut-off wavelength and the dielectric constant of the material of the guide, at the temperature of use. By way of example, for a circular dielectric waveguide operating in the TE 01 mode, this relation is R = Lc / 2.6 (e) 1/2 R is the radius of the dielectric guide, Lc is the length of the dielectric guide. cutoff wave of the considered mode, e is the relative dielectric constant of the material of the guide to

la température de fonctionnement.the operating temperature.

Il s'agit ici de la constante diélectrique relative du liquide contenu dans l'enceinte 7 Cette relation tient compte  This is the relative dielectric constant of the liquid contained in the enclosure 7 This relation takes into account

implicitement de la température du liquide.  implicitly the temperature of the liquid.

C'est le premier mode de propagation qui excite dans l'enceinte 7 le second mode Le premier et le second modes doivent être voisins au point de vue lignes de champ si l'on  This is the first mode of propagation which excites in the enclosure 7 the second mode The first and the second modes must be adjacent to the point of view of field lines if one

veut obtenir un couplage fort et une absorption maximale.  wants to get strong coupling and maximum absorption.

Par exemple, le mode TE dans le guide d'onde métallique rectangulaire 1 permet d'exciter un mode TE p (p étant un nombre entier différent de zéro), dans l'enceinte 7 contenant le liquide, si l'enceinte 7 et le guide d'onde métallique 1 ont des axes principaux sensiblement parallèles et si l'enceinte 7 se trouve à proximité d'un petit côté du guide d'onde métallique 1 rectangulaire En effet, dans un guide d'onde rectangulaire, pour le mode TE les lignes de champ électrique sont parallèles aux petits côtés du guide Dans un guide d'onde diélectrique circulaire, pour le mode TE p les lignes de champ électrique sont circulaires et sont situées dans des sections droites du guide Il existe bien une région o les lignes de champ électriques des deux guides sont sensiblement parallèles. Sur la figure 1, le grand côté du guide d'onde métallique rectangulaire 1 a été augmenté sur une partie de la longueur du guide Cela forme une zone élargie 8 Les tubes diélectriques 3 sont disposés dans cette zone élargie 8 Cette construction permet de faciliter l'injection et la récupération du liquide circulant dans les tubes diélectriques 3 Cette zone élargie 8 n'introduit pas sensiblement de perturbation dans le fonctionnement de la charge si elle est compensée par des  For example, the TE mode in the rectangular metal waveguide 1 makes it possible to excite a TE mode p (p being an integer other than zero), in the chamber 7 containing the liquid, if the enclosure 7 and the metallic waveguide 1 have substantially parallel main axes and if the enclosure 7 is close to a small side of the rectangular metal waveguide 1 In fact, in a rectangular waveguide, for the TE mode the electric field lines are parallel to the short sides of the guide In a circular dielectric waveguide, for the TE mode p the electric field lines are circular and are located in straight sections of the guide There is a region where the lines electric field of the two guides are substantially parallel. In FIG. 1, the long side of the rectangular metal waveguide 1 has been increased over part of the length of the guide. This forms an enlarged zone 8. The dielectric tubes 3 are arranged in this enlarged zone 8. This enlarged zone 8 does not substantially introduce any disturbance into the operation of the load if it is compensated by

éléments conducteurs convenablement disposés.  conducting elements suitably arranged.

Pour des raisons d'adaptation ou des raisons thermiques, on peut vouloir limiter l'absorption de l'onde hyperfréquence par volume de liquide On peut être amené à disposer les tubes diélectriques autrement La longueur des tubes diélectriques est choisie pour que toute la puissance à absorber soit  For reasons of adaptation or thermal reasons, it may be desired to limit the absorption of the microwave wave by volume of liquid It may be necessary to arrange the dielectric tubes otherwise The length of the dielectric tubes is chosen so that all the power to absorb either

effectivement absorbée.actually absorbed.

Une telle charge peut fonctionner, selon les dimensions de la section droite de l'enceinte contenant le liquide, à des fréquences inférieures à 3 G Hz, même si le liquide a des pertes  Such a charge may operate, depending on the dimensions of the cross-section of the chamber containing the liquid, at frequencies below 3 GHz, even if the liquid has losses.

diélectriques faibles Ce liquide peut être de l'eau désionisée.  This dielectric may be deionized water.

Bien entendu elle fonctionne aussi avec d'autres liquides, de  Of course, it also works with other liquids,

l'eau de ville ou de l'eau salée, par exemple.  city water or salt water, for example.

Sur la figure 1 on a représenté deux tubes diélectriques 3  FIG. 1 shows two dielectric tubes 3

circulaires sensiblement identiques de section droite constante.  substantially identical circular of constant cross section.

Ils délimitent chacun une enceinte 7 contenant le liquide Les dimensions de la section droite de l'enceinte 7 sont choisies pour que la longueur d'onde L de l'onde à absorber soit la longueur d'onde de coupure du second mode prenant naissance  They each delimit an enclosure 7 containing the liquid. The dimensions of the cross section of the enclosure 7 are chosen so that the wavelength L of the wave to be absorbed is the cut-off wavelength of the second mode that takes place.

dans l'enceinte 7.in the enclosure 7.

Les deux enceintes 7 contenant le liquide pourraient avoir des sections droites différentes Cette construction est utilisée lorsque la charge est destinée à fonctionner dans une bande de fréquences Une des enceintes peut absorber des ondes hyperfréquences autour d'une première fréquence de la bande de fréquences et l'autre autour d'une deuxième fréquence de la bande de fréquences Un sens arbitraire de circulation de  The two enclosures 7 containing the liquid could have different straight sections. This construction is used when the load is intended to operate in a frequency band. One of the speakers can absorb microwave waves around a first frequency of the frequency band. another around a second frequency of the frequency band An arbitrary sense of circulation of

liquide a été mentionné sur la figure 1.  liquid has been mentioned in Figure 1.

La figure 2 représente, en coupe longitudinale, une charge selon l'invention Elle comporte toujours un guide d'onde métallique 21 Il s'étend selon un axe principal XX' Ce guide d'onde métallique 21 a une extrémité 22 fermée par un court-circuit et l'autre 23 ouverte Au lieu de comporter une zone élargie comme sur la figure 1, le guide d'onde métallique 21 a une section droite sensiblement constante le long de l'axe  2 shows a longitudinal section, a load according to the invention It always comprises a metal waveguide 21 It extends along a main axis XX 'This metal waveguide 21 has an end 22 closed by a short -circuit and the other 23 open Instead of having an enlarged area as in Figure 1, the metal waveguide 21 has a substantially constant cross section along the axis

XX'.XX '.

Un tube diélectrique 24 est disposé dans le guide d'onde métallique 21 Ce tube diélectrique 24 délimite une enceinte 25 contenant un liquide absorbant Le tube diélectrique 24 traverse à la fois un petit côté du guide d'onde métallique 21 et son extrémité 22 en court-circuit On s'arrange pour que le tube diélectrique 24 soit disposé le plus possible parallèlement à l'axe XX' Un sens arbitraire de circulation du liquide est mentionné. Pour élargir la bande de fréquences utiles de la charge, les dimensions de la section droite de l'enceinte contenant le liquide peuvent varier le long d'au moins une portion de la longueur du tube diélectrique Cette variation peut se faire de façon continue ou par pas Lorsque les dimensions de la section droite de l'enceinte varient, l'absorption maximale se produit à des endroits différents selon la fréquence de l'onde à absorber et selon la température du liquide La bande de fréquences  A dielectric tube 24 is disposed in the metal waveguide 21 This dielectric tube 24 delimits an enclosure 25 containing an absorbent liquid The dielectric tube 24 passes through both a short side of the metal waveguide 21 and its end 22 in short The circuit is arranged so that the dielectric tube 24 is arranged as much as possible parallel to the axis XX 'An arbitrary direction of circulation of the liquid is mentioned. To enlarge the useful frequency band of the load, the dimensions of the cross-section of the chamber containing the liquid can vary along at least a portion of the length of the dielectric tube. This variation can be done continuously or by When the dimensions of the cross-section of the enclosure vary, the maximum absorption occurs at different locations depending on the frequency of the wave to be absorbed and the temperature of the liquid.

utiles et la gamme de températures d'utilisation sont élargies.  useful and the range of operating temperatures are broadened.

Plusieurs constructions sont possibles pour faire varier les dimensions de la section droite de l'enceinte contenant le liquide La figure 3 représente une de ces constructions Le guide d'onde métallique porte la référence 31 et le tube diélectrique la référence 32 Le tube diélectrique 32 représenté est un tube conique, d'axe YY', d'épaisseur sensiblement constante. L'enceinte 33 contenant le liquide est délimitée par le tube diélectrique 32 Les dimensions de sa section droite  Several constructions are possible to vary the dimensions of the cross section of the enclosure containing the liquid. FIG. 3 represents one of these constructions. The metal waveguide carries the reference 31 and the dielectric tube the reference 32. The dielectric tube 32 represents is a conical tube, axis YY ', of substantially constant thickness. The enclosure 33 containing the liquid is delimited by the dielectric tube 32 The dimensions of its cross section

varient de façon continue le long du tube diélectrique 32.  vary continuously along the dielectric tube 32.

La figure 4 représente une autre construction pour faire varier les dimensions de la section droite de l'enceinte contenant le liquide Le guide d'onde métallique, d'axe principal XX', porte la référence 41 et le tube diélectrique la référence 42 Le tube diélectrique 42 est construit autour d'un axe YY' qui est sensiblement parallèle à l'axe XX' Le tube diélectrique 42 est constitué par la mise bout à bout de portions 43 de tubes diélectriques cylindriques de diamètres différents mais constants Les portions 43 sont reliées entre elles de façon étanche Une portion 43 de tube diélectrique intermédiaire a un diamètre compris entre le diamètre de la portion de tube qui le précède et le diamètre de la portion de tube qui le suit Les dimensions de la section droite du tube diélectrique 42 varient par pas L'enceinte 44 contenant le liquide est délimitée par le tube diélectrique Les dimensions de la section droite de l'enceinte 44 varient par pas Le nombre de pas est supérieur à un Sur la figure 4 on a représenté  FIG. 4 shows another construction for varying the dimensions of the cross-section of the chamber containing the liquid. The metal waveguide, with main axis XX ', is 41 and the dielectric tube is 42. The tube dielectric 42 is built around an axis YY 'which is substantially parallel to the axis XX' The dielectric tube 42 is constituted by the end-to-end portions 43 of cylindrical dielectric tubes of different diameters but constant portions 43 are connected A portion 43 of an intermediate dielectric tube has a diameter between the diameter of the portion of the tube which precedes it and the diameter of the portion of the tube which follows it. The dimensions of the cross-section of the dielectric tube 42 vary by The enclosure 44 containing the liquid is delimited by the dielectric tube The dimensions of the cross section of the enclosure 44 vary in steps The number of steps st greater than one in FIG.

quatre pas.four steps.

La figure 5 représente encore une autre construction pour faire varier les dimensions de la section droite de l'enceinte contenant le liquide Sur cette figure on n'a pas représenté de guide d'onde métallique Le tube diélectrique, d'axe YY', porte la référence 51 Le tube diélectrique 51 contient un corps 53, en matériau diélectrique ou conducteur Lorsque le corps 53 est en matériau diélectrique, ce matériau a, de préférence, une  FIG. 5 represents yet another construction for varying the dimensions of the cross-section of the chamber containing the liquid. In this figure, no metallic waveguide has been shown. The dielectric tube, of axis YY ', carries 51 The dielectric tube 51 contains a body 53, made of dielectric or conductive material. When the body 53 is made of dielectric material, this material preferably has a

constante diélectrique relative inférieure à celle du liquide.  relative dielectric constant lower than that of the liquid.

Le corps peut être en alumine, en verre, en polytétrafluoréthylène, en verre-époxy Le corps 53 a la forme d'un cône tronqué ou non, d'axe ZZ' L'axe ZZ' est confondu avec l'axe YY' mais ce n'est qu'un exemple L'enceinte 52 contenant le liquide est délimitée par l'intérieur du tube diélectrique 51 et par l'extérieur du corps 53 Le corps 53 représenté a sensiblement le même longueur que le tube il diélectrique 51 mais ce n'est aussi qu'un exemple Les dimensions de la section droite de l'enceinte 52 varient le long du tube diélectrique 51 de façon continue Au lieu d'être en forme de cône tronqué ou non, le corps 53 pourrait avoir la forme d'une pyramide tronquée ou non. La figure 6 représente encore une autre construction pour faire varier les dimensions de la section droite de l'enceinte contenant le liquide Le tube diélectrique, d'axe YY', porte la référence 61 Il contient un corps 62 diélectrique ou conducteur Le corps 62 est construit autour d'un axe Les dimensions transversales extérieures du corps 62 varient par pas le long de l'axe L'axe du corps 62 est sensiblement confondu avec l'axe YY', mais ce n'est qu'un exemple L'enceinte 63 contenant le liquide est délimitée par l'intérieur du tube diélectrique 61 et par l'extérieur du corps 62 Les dimensions de la section droite de l'enceinte 63 varient par pas le long du  The body may be made of alumina, glass, polytetrafluoroethylene or glass-epoxy. The body 53 has the shape of a truncated cone or not, of axis ZZ '. The axis ZZ' coincides with the axis YY 'but this is only an example The chamber 52 containing the liquid is delimited by the inside of the dielectric tube 51 and the outside of the body 53 The body 53 shown has substantially the same length as the dielectric tube 51 but this is also only an example The dimensions of the cross section of the enclosure 52 vary along the dielectric tube 51 in a continuous manner Instead of being in the form of a truncated cone or not, the body 53 could have the form of a pyramid truncated or not. FIG. 6 shows yet another construction for varying the dimensions of the cross-section of the chamber containing the liquid. The dielectric tube, of axis YY ', is referenced 61. It contains a dielectric or conductive body 62. The body 62 is The outer transverse dimensions of the body 62 vary in steps along the axis. The axis of the body 62 is substantially coincident with the axis YY ', but this is only an example. 63 containing the liquid is delimited by the inside of the dielectric tube 61 and the outside of the body 62 The dimensions of the cross section of the enclosure 63 vary in steps along the

tube diélectrique 61.dielectric tube 61.

D'autres constructions sont possibles pour faire varier les dimensions de la section droite de l'enceinte contenant le liquide Il est notamment possible que les dimensions transversales de l'intérieur du tube diélectrique ou les dimensions transversales extérieures du corpsvarient seulement sur une partie de la longueur du tube diélectrique Il est aussi possible de combiner entre elles les variantes précédemment  Other constructions are possible to vary the dimensions of the cross section of the enclosure containing the liquid. It is possible in particular that the transverse dimensions of the inside of the dielectric tube or the external transverse dimensions of the body may only vary over part of the length of the dielectric tube It is also possible to combine the variants previously

décrites.described.

Pour que le second mode s'établisse et pour éviter l'apparition de modes parasites dans l'enceinte contenant le liquide, on peut être amené à introduire dans le tube diélectrique un élément comportant au moins deux ailettes  For the second mode to be established and to avoid the appearance of parasitic modes in the chamber containing the liquid, it may be necessary to introduce into the dielectric tube an element having at least two fins

radiales.radials.

Les figures 7 a, 7 b représentent respectivement une coupe longitudinale partielle et une coupe transversale d'un tube diélectrique 71, d'axe YY' contenant un élément 72 à ailettes 73 radiales Les ailettes sont disposées sensiblement parallèlement à l'axe YY' L'élément 72 représenté (non coupé sur la figure 7 a) comporte quatre ailettes 73 et sa section droite forme une croix à branches sensiblement égales L'élément 72 est construit  FIGS. 7a, 7b show respectively a partial longitudinal section and a cross section of a dielectric tube 71, of axis YY 'containing an element 72 with radial fins 73. The fins are arranged substantially parallel to the axis YY' L 72 shown element (uncut in Figure 7a) has four fins 73 and its cross section is a cross with substantially equal branches The element 72 is built

autour d'un axe sensiblement confondu à l'axe YY'.  around an axis substantially coincident with the axis YY '.

Cet élément 72 est, de préférence, réalisé dans un matériau conducteur mais il peut être aussi diélectrique Lorsqu'il est diélectrique, ce matériau a, de préférence, une constante diélectrique relative inférieure à celle du liquide Le polythène, le polytétrafluoroéthylène, le verre et l'alumine ou encore certaines céramiques peuvent être utilisés lorsque le  This element 72 is preferably made of a conductive material but it can also be dielectric. When it is dielectric, this material preferably has a relative dielectric constant lower than that of the liquid. Polythene, polytetrafluoroethylene, glass and alumina or some ceramics can be used when the

liquide est de l'eau désionisée.liquid is deionized water.

Sur les figures 7 a,7 b, l'élément 72 a une longueur sensiblement égale à celle du tube diélectrique 71 La hauteur des ailettes est sensiblement constante le long du tube diélectrique 72 L'extrémité des ailettes est en contact avec  In FIGS. 7a, 7b, the element 72 has a length substantially equal to that of the dielectric tube 71 The height of the fins is substantially constant along the dielectric tube 72 The end of the fins is in contact with

l'intérieur du tube diélectrique 72 Ce n'est qu'un exemple.  Inside the dielectric tube 72 This is just one example.

Pour éviter les modes parasites et pour élargir la bande de fréquences utiles et/ou la gamme de températures, on peut faire  To avoid parasitic modes and to widen the band of useful frequencies and / or the range of temperatures, one can make

varier les dimensions de la section droite de l'élément à ailettes.  vary the dimensions of the cross section of the fin element.

Les figures 8 a et 8 b représentent respectivement une coupe longitudinale partielle et une coupe transversale d'un tube diélectrique 81, d'axe YY', contenant un tel élément 82 à ailettes La hauteur des ailettes varie de façon continue le long du tube diélectrique L'élément 82 à ailettes a la forme d'une pyramide tronquée ayant une base en forme de croix Les dimensions de la section droite de l'élément 82 à ailettes  FIGS. 8a and 8b respectively show a partial longitudinal section and a cross section of a dielectric tube 81, of axis YY ', containing such a finned element 82. The height of the vanes varies continuously along the dielectric tube The fin element 82 has the form of a truncated pyramid having a cross-shaped base The dimensions of the cross section of the fin element 82

varient de façon continue le long du tube diélectrique.  vary continuously along the dielectric tube.

L'enceinte 83 contenant le liquide est délimitée par l'intérieur du tube diélectrique 81 et par l'extérieur de l'élément 82 à ailettes Les dimensions de la section droite de l'enceinte 83  The chamber 83 containing the liquid is delimited by the inside of the dielectric tube 81 and the outside of the finned element 82. The dimensions of the cross section of the enclosure 83

varient de façon continue le long du tube diélectrique.  vary continuously along the dielectric tube.

La figure 9 représente en coupe longitudinale partielle un tube diélectrique 91, d'axe YY', contenant une variante d'un élément 92 à ailettes La hauteur des ailettes varie par pas le long du tube diélectrique 91 Les dimensions de la section droite de l'enceinte 93, sont délimitée par l'intérieur du tube diélectrique 91 et par l'extérieur de l'élément 92 à ailettes,  FIG. 9 shows in partial longitudinal section a dielectric tube 91, of axis YY ', containing a variant of a finned element 92. The height of the vanes varies in steps along the dielectric tube 91 The dimensions of the cross section of the enclosure 93 are delimited by the interior of the dielectric tube 91 and by the outside of the finned element 92,

elles varient par pas.they vary by step.

Les pertes dans un matériau diélectrique sont fonction de la fréquence à absorber, de la constante diélectrique relative du matériau et sont proportionnelles à la tangente de l'angle de pertes Si l'on utilise de l'eau comme matériau absorbant les pertes diminuent lorsque la température croit La figure 10 représente avec des valeurs mesurées, les variations du rapport d'ondes stationnaires, dans une bande de fréquences centrée sur une fréquence centrale Fo, à deux températures de fonctionnement La largeur de la bande de fréquences est plus  The losses in a dielectric material are a function of the frequency to be absorbed, the relative dielectric constant of the material and are proportional to the tangent of the loss angle. If water is used as the loss absorbing material, the losses decrease when the FIG. 10 shows, with measured values, the variations of the standing wave ratio, in a frequency band centered on a central frequency Fo, at two operating temperatures. The width of the frequency band is more

faible à température élevée.low at high temperature.

Une charge selon l'invention a été réalisée; sa structure est celle représentée à la figure 1 Le guide rectangulaire propage un mode TE 01 rectangulaire Le second mode est le mode TE 1 La relation entre le rayon R du guide diélectrique, la longueur d'onde à absorber et la constante diélectrique est R = L/2,6 (e) 1/2 Le guide rectangulaire est un guide standard EIA WR 1800 de dimensions intérieures: 457,2 mm x 228,6 mm Deux tubes diélectriques, contenant le liquide, de diamètre intérieur R égal à 63 mm sont disposés à l'intérieur Le liquide utilisé est de l'eau désionisée, sa constante diélectrique relative e passe de 83,8 à 69,9 entre 100 C et 500 C. La longueur d'onde de l'onde à absorber est L = 693 mm Un rapport L/R de l'ordre de 22 est un bon compromis pour travailler à des températures comprises entre 100 C et 500 C. Le graphique de la figure 10 donne le rapport d'ondes  A charge according to the invention has been made; its structure is that represented in FIG. 1 The rectangular guide propagates a rectangular TE 01 mode The second mode is the TE 1 mode The relation between the radius R of the dielectric guide, the wavelength to be absorbed and the dielectric constant is R = L / 2,6 (e) 1/2 The rectangular guide is an EIA WR 1800 standard guide with internal dimensions: 457.2 mm x 228.6 mm Two dielectric tubes, containing the liquid, with inside diameter R equal to 63 mm The liquid used is deionized water, its relative dielectric constant e goes from 83.8 to 69.9 between 100 C and 500 C. The wavelength of the wave to be absorbed is L = 693 mm A L / R ratio of about 22 is a good compromise for working at temperatures between 100 C and 500 C. The graph of Figure 10 gives the wave ratio

stationnaires de la charge ainsi réalisée à 150 C et à 45 C.  stationary charge thus carried out at 150 C and 45 C.

Le rapport d'ondes stationnaires (R O S) reste inférieur à 1,10 pour une largeur de bande égale à 16 M Hz pour des températures comprises entre 150 C et 450 C. Cette largeur de bande devient 10 M Hz pour des  The standing wave ratio (R O S) remains below 1.10 for a bandwidth equal to 16 M Hz for temperatures between 150 C and 450 C. This bandwidth becomes 10 M Hz for

températures comprises entre 100 C et 50 'C.  temperatures between 100 C and 50 'C.

La longueur de la charge est bien inférieure à celle des charges existantes Elle peut mesurer un mètre au lieu de deux  The length of the load is much lower than that of existing loads It can measure one meter instead of two

mètres pour les charges classiques.  meters for conventional loads.

Claims (13)

REVENDICATIONS 1 Charge hyperfréquence comportant un guide d'onde ( 1) métallique propageant au moins une onde hyperfréquence, de longueur d'onde L dans un espace vide infini dans un premier mode de propagation, au moins une enceinte ( 7) contenant un fluide absorbant, délimitée par au moins l'intérieur d'un conduit diélectrique ( 3) disposé dans le guide d'onde ( 1) métallique, caractérisée en ce que l'enceinte fonctionne comme un guide d'onde diélectrique, dans un second mode indépendant de la longueur du conduit diélectrique ( 3), et en ce que les dimensions d'au moins une section droite de l'enceinte ( 7) sont telles que la longueur d'onde L corresponde à la longueur d'onde de coupure du second mode.  1 microwave charge comprising a waveguide (1) propagating at least one microwave wave, of wavelength L in an infinite empty space in a first propagation mode, at least one enclosure (7) containing an absorbent fluid, delimited by at least the interior of a dielectric conduit (3) disposed in the waveguide (1), characterized in that the enclosure functions as a dielectric waveguide, in a second mode independent of the length of the dielectric conduit (3), and in that the dimensions of at least one cross section of the enclosure (7) are such that the wavelength L corresponds to the cut-off wavelength of the second mode. 2 Charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second mode est un mode TE m et N étant des entiers m,n2 charge according to claim 1, characterized in that the second mode is a mode TE m and N being integers m, n non nuls ensemble.not null together. 3 Charge selon l'une des revendications 1 ou 2,  3 Filler according to one of claims 1 or 2, caractérisée en ce que les dimensions de la section droite de l'enceinte ( 25) varient continûment ou par pas le long du  characterized in that the dimensions of the cross section of the enclosure (25) vary continuously or in steps along the conduit diélectrique ( 24).dielectric conduit (24). 4 Charge selon la revendication 3, caractérisée en ce que la variation des dimensions de la section droite de l'enceinte ( 33) est obtenue par modification des dimensions intérieures du  4 charge according to claim 3, characterized in that the variation of the dimensions of the cross section of the enclosure (33) is obtained by changing the internal dimensions of the conduit diélectrique ( 32).dielectric conduit (32). 5 Charge selon l'une des revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu'un corps ( 53) diélectrique ou conducteur est Introduit dans le conduit diélectrique ( 51), la section droite du corps ( 53) variant continûment ou par pas le long du  5. Load according to one of claims 3 or 4, characterized in that a body (53) dielectric or conductive is introduced into the dielectric conduit (51), the cross section of the body (53) varying continuously or step along of dit conduit diélectrique ( 51).said dielectric conduit (51). 6 Charge selon l'une des revendications 1 à 5,  Charge according to one of Claims 1 to 5, caractérisée en ce que le conduit diélectrique est un tube de  characterized in that the dielectric conduit is a tube of section circulaire.circular section. 7 Charge selon l'une des revendications 1 à 6,  Charge according to one of claims 1 to 6, caractérisée en ce qu'un élément ( 73) à ailettes, diélectrique  characterized in that a finned element (73), dielectric ou conducteur est introduit dans le conduit diélectrique ( 71).  or conductor is introduced into the dielectric conduit (71). 8 Charge selon la revendication 7, caractérisée en ce que la hauteur des ailettes varie le long du conduit diélectrique  Load according to Claim 7, characterized in that the height of the fins varies along the dielectric conduit continûment ou par pas.continuously or in steps. 9 Charge selon l'une des revendications 1 à 8,  Charge according to one of claims 1 to 8, caractérisée en ce que le fluide est de l'eau désionisée.  characterized in that the fluid is deionized water. 10 Charge selon l'une des revendications 1 à 9  Filler according to one of Claims 1 to 9 caractérisée en ce que le guide d'onde ( 1) métallique est un  characterized in that the waveguide (1) is a metallic guide d'onde rectangulaire.rectangular waveguide. 11 Charge selon la revendication 10, caractérisée en ce que le conduit diélectrique ( 3) est disposé à proximité d'un petit côté du guide d'onde ( 1) rectangulaire et s'étend sensiblement parallèlement à l'axe principal du guide d'onde ( 1) rectangulaire.  11 Charge according to claim 10, characterized in that the dielectric conduit (3) is arranged near a small side of the rectangular waveguide (1) and extends substantially parallel to the main axis of the guide of wave (1) rectangular. 12 Charge selon l'une des revendications 1 à 11,  Charge according to one of Claims 1 to 11, caractérisée en ce que le fluide circule dans l'enceinte ( 7).  characterized in that the fluid circulates in the enclosure (7). 13 Charge selon l'une des revendications 1 à 12,  Charge according to one of claims 1 to 12, caractérisée en ce que l'épaisseur du conduit est très inférieure à la longueur d'onde L.  characterized in that the thickness of the conduit is much smaller than the wavelength L.