Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition – 11 & 12 février 2008, LAL Orsay Les Coupleurs de Puissances à l’IPN – Conception RF Intervenant :

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1 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition – 11 & 12 février 2008, LAL Orsay Les Coupleurs de Puissances à l’IPN – Conception RF Intervenant : Emmanuel RAMPNOUX

2 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 2 Projets Européens Implication de l’IPN dans deux projets européens : EURISOL Design Studies EURISOL Design Studies EUROTRANS (6 ième PCRD) EUROTRANS (6 ième PCRD) DESIGN STUDY

3 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 3 Fenêtres Cylindriques Air Vide CéramiqueFenêtreCylindrique E max à la surface de la fenêtre (MV/m) Puissance volumique dissipée (W/cm 3 ) (puissance totale et %Pi) |S11| @ 352,2 MHz (dB) Δf @ -30 dB (MHz) Guide d’ondes rectangulaire / coaxial 0,0125 0,09 (147 W – 0,74%) -606 Coaxial / coaxial 0,04 / 0,15 0,8 (68 W – 0,34%) - 45,17 410

4 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 4 Fenêtre Disques Coaxiale Type de Fenêtre Disque E max à la surface de la fenêtre (MV/m) Puissance volumique dissipée (W/cm 3 ) (puissance totale et %Pi) |S11| @ 352,2 MHz (dB) Δf @ -30 dB (MHz) Avec chokes 0,118 2,1 (60 W – 0,3%) -55,4 > 1000 ‘T’0,023 0,2 (33 W – 0,17%) - 40,2 8

5 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 5 Fenêtre Disques Coaxiale 1,752 e+10 2,17 e+05 352,2 MHz -56,24 dB Simulation EM HFSS - Ansoft Simulation EM HFSS - Ansoft Distance normalisée sur le rayon Air Vide

6 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 6 Discussion / Conclusion Type de Fenêtre Disque avec chokes Disque sans chokes sans chokes fenêtre cylindrique fenêtre cylindrique Guide d’ondes Travelling Wave (CEA) S 11 (dB) -55,4-58-45,17-60-40,2 Bande Passante (MHz) >100076041068 E surf max (V/m) 1,18.10 5 1,24.10 5 1,50.10 4 1,24.10 4 2,30.10 4 Pertes (W) 6071,7568,214733 % P incident 0,30%0,36%0,34%0,74%0,17% Volume de la fenêtre (mm 3 ) 2,86.10 4 1,65.10 4 8,11.10 4 1,61.10 6 1,37.10 5 Pertes volumiques (W/mm 3 ) 2,10.10 3 4,34.10 3 8,41.10 4 9,14.10 5 2,41.10 4

7 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 7 Conclusion  Fenêtres disque avec chokes disque avec chokes disque sans chokes disque sans chokes cylindriques cylindriques présentent des comportements similaires en terme de bande passante, d’adaptation, de pertes, de pics de champs électriques  Choix de la fenêtre disque sans chokes pour des raisons de simplicité de conception, de fabrication et donc de coûts de réalisation

8 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 8 Fenêtre Disque Avec Chokes simulations HFSS  Conception E.M. effectuée par Guillaume Devanz (CEA Saclay)  2 fenêtres de coupleurs fabriquées par la société TOSHIBA

9 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 9 Fenêtre Disque Sans Chokes Dessins mécanique réalisés à l’IPN d’Orsay par le BE : Dessins mécanique réalisés à l’IPN d’Orsay par le BE : François GALET François GALET Choix de la société SCT (Tarbes) pour la fabrication Choix de la société SCT (Tarbes) pour la fabrication Date de commande : 19 mai 2006 Date de commande : 19 mai 2006 Date de réception à l’IPN : 04 janvier 2007 Date de réception à l’IPN : 04 janvier 2007 Air Vide

10 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 10 Plans Mécaniques – IPNO

11 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 11 Modifications – SCT (Tarbes) Pièces en INOX remplacées par des pièces en Cu pour éviter les dépôts de Cu et donc diminuer les coûts de réalisation

12 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 12 Coupleurs 352,2 MHz – 20 kW CôtéAirCôtéVide 2 Fenêtres

13 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 13 Test des Coupleurs sans Puissance Analyseur de Réseaux Vectoriel Adaptation 50  entre le connecteur N et le port de la fenêtre Adaptation 50  entre le connecteur N et le port de la fenêtre

14 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 14 Test des Coupleurs sans Puissance θ1θ1 θ2θ2 Etude électromagnétique du système d’adaptation mécanique Optimisation de la section conique pour assurer une adaptation à 50  Sectionconique

15 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 15 Banc de Tests Pièces mécaniques réalisées par la société CLAPPAZ (Grenoble)

16 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 16 Comparaison Mesures / Simulations Fenêtre 1 Fenêtre 2 Simulation 352,2 MHz -42 dB < S11 < -30 dB 352,2 MHz -42 dB < S11 < -30 dB

17 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 17 Amélioration de la Mesure RF Traversée étanche au vide de type N – coaxial Conception et fabrication d’un système mécanique pour calibrer l’ ARV pour la mesure de la fenêtre uniquement

18 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 18 Soudure de l’antenne

19 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 19 Soudure de l’antenne Soudure de l’antenne : Société SOMINEX Soudure de l’antenne : Société SOMINEX Réceptionné à l’IPN le 23/11/2007 Réceptionné à l’IPN le 23/11/2007

20 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 20 Soudure de l’antenne

21 Journées Coupleurs de l’IN2P3 2008 – 1 ère Edition Emmanuel Rampnoux – IPNO / DA LAL Orsay, 11 et 12 février 2008 21 Conclusion Pas de problème de fabrication pour les coupleurs Pas de problème de fabrication pour les coupleurs Caractérisation RF basse puissance des fenêtres à améliorer Caractérisation RF basse puissance des fenêtres à améliorer Voir le comportement des coupleurs lors du conditionnement Voir le comportement des coupleurs lors du conditionnement en puissance à : en puissance à :  10 kW – 20 kW @ 352,2 MHz  80 kW @ 704,4 MHz