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SYSTEME DE TRANSMISSION POUR HAUTE-FREQUENCE.
La présente addition concerne des perfectionnements, changements, modifications et additions à la demande de brevet déposée le 23 mai 1952, sous le même titre.
Elle concerne des systèmes de transmission d'ondes ultra-courtes et plus particulièrement un filtre longitudinal couplé par iris pour des ondes ultra-courtes.
Un des objets de la présente invention est de prévoir un filtre à ondes ultra-courtes de forme coaxiale ayant des sections longitudinales cou- plées par iris.
. Un autre objet est de prévoir un filtre coaxial couplé directement et un autre objet est de prévoir un filtre coaxial couplé en quart d'ondes.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir des moyens pour coupler un filtre coaxial à un système de transmission à ondes ultra-cour- tes du type ligne-terre.
Une des caractéristiques de l'invention réside dans l'utilisation d'un filtre coaxial dans un système de transmission ligne-terre tel que celui décrit dans la demande de brevet principal. Le conducteur central du filtre est connecté au conducteur de ligne tandis que l'autre conducteur du filtre est connecté au conducteur de terre. Des moyens pour adapter facilement le fil- tre à ce type de système de transmission seront décrits plus loin en.détail.
D'autres objets caractéristiques et avantages de la présente inven- tion apparaîtront à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins joints dans lesquels
La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réa- lisation d'un filtre coaxial du type couplé en quart d'onde qui est représenté
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couplé à un système de transmission ligne-terre-,
La Figo 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig.1;
La Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'un second exemple de réalisation d'un filtre coaxial, du type à cavité;, couplé directement et qui est également couplé à un système de transmission ligne-terre;
La Fig 4 est une vue en coupe selon la ligne 4-4 de la Figo 3;
La FigoS est une vue en coupe longitudinale d'un filtre montrant la relation de couplage entre un filtre coaxial et un système de transmission ligne-terre dans lequel le système est réalisé suivant la technique des cir- cuits imprimés :
La Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale similaire d'un arran- gement de couplage pour un filtre coaxial et un système de transmission ligne- terre imprimé; . La Fig. 7 est une vue en coupe d'un filtre montrant la forme modi- fiée de l'iris.'
Le filtre coaxial du type couplé en quart d'onde représenté aux Figs, 1 et 2 comprend un conducteur intérieur 1 et un conducteur extérieur 2 couplé à un conducteur de ligne la et à un conducteur de terre 2a d'un systè- me de transmission ligne-terre comme il est décrit dans la demande de brevet principal.
Avant de décrire le filtreon décrira rapidement le système de transmission ligne-terre. Le système tel qu'il est représenté peut utiliser deux conducteurs, l'un étant le conducteur de terre et l'autre le conducteur de ligne, disposés près l'un de l'autre de manière à ce qu'ils soient prati- quement parallèles. Le conducteur appelé conducteur de terre qui peut tre au potentiel de la masse ou à un autre potentiel donné., est plus large que le conducteur de ligne de sorte que sa surface assure un effet de réflexion de l'image du conducteur de ligne et que la distribution des champs électriques et magnétiques entre les conducteurs est pratiquement la même que la distri- bution entre un conducteur et le plan neutre d'un système parallèle à deux conducteurs théoriquement parfait.
Des ondes ultra-courtes peuvent être faci- lement appliquées par une ligne coaxiale ou un guide d'ondes pour qu'elles se propagent suivant le mode TEM le long du dit. système conducteur ligne-ter- re puisque les ondes ultra-courtes circulent dans les régions de champ électro-, magnétique concentré limité pratiquement par les surfaces opposées des conduc- teurs de ligne et de terre.
La ligne coaxiale représentée pour appliquer des ondes ultra-cour- tes comprend un conducteur intérieur lb et un conducteur extérieur 2b et le conducteur extérieur est décalé par rapport à la surface supérieure du conduc- teur de terre 2a de manière à amener le conducteur intérieur lb en. alignement avec le conducteur de ligne la sans modifier la relation d'espacement entre les conducteurs des deux systèmes au point de jonction pour une impédance ca- ractéristique donnée.
Le conducteur coaxial 2b est prévu avec un anneau diélec- trique 3 à l'extrémité qui ferme le conducteur cet anneau diélectrique 3 ne supporte pas seulement le conducteur intérieur mais par ses qualités diélectri- ques il supprima les effets indésirables qui pourraient se produire à la fin du conducteur 2b par suite de la caractéristique plate du conducteur de terre 2ao Le conducteur extérieur 2 du filtre est de même décalé par rapport à la surface supérieure du conducteur de terre 2a de manière à assurer une adapta- tion d'impédance. Chaque extrémité du conducteur 2 est prévue avec un anneau diélectrique 4 de manière à minimiser les perturbations des ondes comme dans le cas de l'anneau 3. Le conducteur extérieur pénètre donc dans le conducteur 2a et il lui est également électriquement connecté.
Les signaux de sortie du filtre sont appliqués à un prolongement du système ligne-terre et à un dispo- sitif d'utilisation 50
L'intérieur du filtre du type couplé en quart d'onde est subdivi- sé par une pluralité d'iris 6, 7, 8, 9, 10 et 11. Les sections de couplage définies par les iris 7, 8 et 9, 10 sont chacune approximativement d'un quart d'ondeo L'iris utilisé à la Figo 1 est représenté- à la Fig. 2 comme compre-
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nant un disque ayant une large ouverture en forme de secteur comme il est indiqué en 12.
Cette ouverture pour un exemple était choisie à pratiquement 216 degrés pour une fréquence de 4.700 mégacycles, ce qui assure une sus- ceptance normalisée à -9,430 Pour accorder les cavités, la ligne coaxiale peut être prévue avec des tiges ajustables comme il a été représenté en 13, 14 et 15.
En se référant aux Figso 3 et 4, on voit qu'on a représenté un autre exemple de réalisation d'un filtre coaxial du type à couplage direct par cavité. Le filtre comprend des conducteurs intérieurs et extérieurs 1 et 2 avec des iris subdivisant le volume ainsi qu'il a été représentéo Les iris d'extrémité 16 et 17 sont de la même forme que les iris utilisées dans le filtre des Figso 1 et 2. Dans un exemple, ces iris étaient prévus avec des ouvertures formant pratiquement un angle de 216 degrés. Les deux iris 18 et 19 sont chacun prévus avec une ouverture 20 pratiquement de 90 comme il est indiqué à la Figo 4.
L'espacement des iris dans la Fige 3 est pratiquement égal à une demi-longueur d'onde à la fréquen- ce centraleo
Le conducteur intérieur 1 du filtre est connecté directement au conducteur de ligne 21. L'arrangement de couplage représenté à la Fig. 3 dif- fère de celui représenté à la Fig. 1 en ce que le conducteur 2 est disposé directement au-dessus du conducteur de terre 22. Cet arrangement est utilisé quand il est impossible d'enfoncer le filtre par rapport à la surface supé- rieure du conducteur de terre 22. Pour maintenir une adaptation d'impédance, le conducteur de ligne 21 peut être prévu avec une section de transition 23 qui est disposée de manière à former un angle avec le plan du conducteur de terre 22.
Un coin diélectrique- 24 peut être prévu en dessous de cette section de transition de manière à minimiser les effets perturbateurs provoqués par l'action du transformateur. Quand une ligne coaxiale d'entrée est de même mon- tée sur la surface 4u conducteur 22, une section de transition similaire 25 est prévue dans le conducteur de ligne en dessous de laquelle est prévu un coin diélectrique 260
A titre d'exemple, un filtre couplé en quart d'onde et un filtre couplé directement ont été réalisés à partir d'une ligne coaxiale de 50 ohms.
dont le conducteur extérieur avait un diamètre de 0,295 pouce (environ 7,5 millimètres) et le conducteur intérieur un diamètre de 0,125 pouce (environ 3,1 millimètres) pour des transmissions dans une bande de 50 mégacycles de fréquence centraleo L'épaisseur de l'iris inductif était de 0,02650 pouce (soit environ 67/100 de millimètre).
Pour le filtre couplé en quart d'onde de la Figo 1, les sections de cavité a et b étaient légèrement inférieures à un quart et à une demi-longueur d'onde à la fréquence centrale c'est-à-dire environ 78 degré& et 168 degrés respectivemento Pour le filtre couplé direc- tement de la Fig. 3, les sections de cavité a' et b' étaient environ de 178,8 degrés et 171.7 degrés respectivemento Ces valeurs correspondent à une sus- ceptance inductive en shunt obtenue en utilisant un iris à secteur.
En utili- sant une barrière sous forme d'un disque 6a qui assure une fenêtre annulaire 12a une susceptance capacitive en shunt est obtenue de sorte que les cavités seront légèrement plus grande qu'un quart ou une demi-longueur d'onde suivant le caso Pour le filtre couplé en quart d'onde prévu avec les disques 6a, les valeurs de a et b doivent être environ 102 et 192 respectivement et pour le filtre couplé directement, les valeurs de a' et de b' doivent être approxi- mativement de 18002 et 18803 degrés respectivement. On n'utilise toutefois pas de susceptance capacitive en shunt à moins qu'on désire un filtre à large bande et à coefficient de surtension peu élevé.
Pour des filtres à bande étroi- te et un coefficient de surtension élevé, les disques capacitifs 6a doivent être réalisés avec une tolérance telle qu'on préfère un iris inductifo
Par coefficients de- surtension élevés ou peu élevés, on comprend des coefficients de surtension supérieurs ou inférieurs à 10 respectivement.
On doit comprendre également que l'iris utilisé peut avoir une con- figuration différente de celles qui ont été illustrées. Par exemple un autre iris inductif peut être constitué par une pluralité de tiges disposées ra-
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dialement, à une certaine distance les unes des autres dans un plan transver- sal entre le conducteur central et le conducteur extérieur. Les caractéristi- ques de tels iris peuvent être modifiées en faisant varier le nombre des ti- ges et/ou leur épaisseuro On peut également prendre un iris en forme de dis- que avec une ou plusieurs ouvertures de différentes tailles et de différentes formes soit rondes, soit en forme de fentes, soit en forme de secteurs.
A la Figo 5, le système de conducteurs ligne-terre est représenté sous la forme d'un circuit imprimé. Le conducteur de terre est représenté com- me un conducteur en forme de plaque 27 qui est recouvert sur un des côtés, d' une couche de matériau isolant 28 sur laquelle le conducteur de ligne 29 est appliqué suivant la technique connue des circuits imprimés. Le matériau con- ducteur formant la ligne 29 peut être appliqué à la couche d'isolant 28 sous la forme d'une peinture ou d'une encre conductrice ou le matériau conducteur peut être déposé chimiquement ou étendu au moyen d'un stencil ou pulvérisé sur les surfaces choisies de l'isolant. Si on le désire, la ligne conductrice peut être découpée sous la forme d'une bande isolante et appliquée par pression.
Le conducteur de ligne peut être obtenu en en déposant à la surface un recou- vrement conducteur sur la surface supérieure de la couche d'isolant et dans un tel cas, le conducteur de terre peut être constitué par un recouvrement si- milaire de matériau conducteur. La couche isolante peut être constituée par n'importe quel matériau isolant de bonne qualité mais de préférence elle est constituée par du Teflon ou polyéthylène.
Le filtre est adapté à la ligne imprimée en disposant le filtre de manière à ce que le conducteur central soit aligné avec le conducteur de ligne 29. Suivant la largeur du conducteur de ligne et l'espacement diélec- trique par rapport au conducteur de terre 27, on déterminera la position du conducteur extérieur 2 par rapport au conducteur de terre pour une impédance caractéristique donnée de la ligne coaxialeo Un anneau 30 de matériau diélec- trique est prévu dans le conducteur extérieur 2 de manière à diminuer les ef- fets de-la discontinuité entre le conducteur cylindrique 2 et le conducteur plat 27.
A la Figo 6 le filtre coaxial est disposé sur la couche d'isolant 28 et le conducteur de ligne 29 est connecté au conducteur intérieur 1 en in- diquant la partie terminale du conducteur de ligne. Cette partie inclinée 31 peut être supportée par une cale de matériau.diélectrique 32 qui possède une caractéristique diélectrique suffisante pour assurer l'adaptation de l'impé- dance.
Bien qu'on ait représenté des filtres coaxiaux couplés à des sys- tèmes de transmission du type ligne-terre, on peut naturellement les coupler directement à un système de transmission du type coaxial. De. même le filtre peut être couplé par des moyens connus à des guides d'ondes et à des cavités.
Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec des exemples de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée aux dits exemples et qu'elle est susceptible. de variantes et modifications sans sortir de son domaine.
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HIGH FREQUENCY TRANSMISSION SYSTEM.
The present addition relates to improvements, changes, modifications and additions to the patent application filed on May 23, 1952, under the same title.
It relates to ultra-short wave transmission systems and more particularly to an iris-coupled longitudinal filter for ultra-short waves.
One of the objects of the present invention is to provide an ultra-short wave filter of coaxial shape having longitudinal sections coupled by iris.
. Another object is to provide a directly coupled coaxial filter and another object is to provide a quarter wave coupled coaxial filter.
Another object of the present invention is to provide means for coupling a coaxial filter to a line-to-earth type ultra-short wave transmission system.
One of the characteristics of the invention resides in the use of a coaxial filter in a line-to-earth transmission system such as that described in the main patent application. The center conductor of the filter is connected to the line conductor while the other conductor of the filter is connected to the earth conductor. Means for easily adapting the filter to this type of transmission system will be described in detail later.
Other characteristic objects and advantages of the present invention will become apparent on reading the following description given in relation to the accompanying drawings in which
Fig. 1 is a view in longitudinal section of an exemplary embodiment of a coaxial filter of the quarter-wave coupled type which is shown
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coupled to a line-to-earth transmission system,
Figo 2 is a sectional view taken along the line 2-2 of Fig.1;
Fig. 3 is a longitudinal sectional view of a second exemplary embodiment of a coaxial filter, of the cavity type ;, directly coupled and which is also coupled to a line-to-earth transmission system;
Fig 4 is a sectional view taken along line 4-4 of Fig 3;
FigoS is a longitudinal sectional view of a filter showing the coupling relationship between a coaxial filter and a line-to-earth transmission system in which the system is made using the printed circuit technique:
Fig. 6 is a similar longitudinal sectional view of a coupling arrangement for a coaxial filter and a printed line-to-earth transmission system; . Fig. 7 is a cross-sectional view of a filter showing the altered shape of the iris.
The coaxial filter of the quarter-wave coupled type shown in Figs, 1 and 2 comprises an inner conductor 1 and an outer conductor 2 coupled to a line conductor 1a and to an earth conductor 2a of a transmission system. line-land as described in the main patent application.
Before describing the filter will briefly describe the line-to-earth transmission system. The system as shown can use two conductors, one being the earth conductor and the other the line conductor, arranged close to each other so that they are practically parallels. The conductor called the earth conductor, which can be at ground potential or at another given potential., Is wider than the line conductor so that its surface provides an effect of reflection of the image of the line conductor and that the distribution of electric and magnetic fields between conductors is practically the same as the distribution between a conductor and the neutral plane of a theoretically perfect two-conductor parallel system.
Ultra-short waves can be easily applied by a coaxial line or waveguide to propagate in TEM mode along the said. line-to-earth conductor system since ultra-short waves circulate in regions of concentrated electromagnetic field limited practically by the opposing surfaces of line and earth conductors.
The coaxial line shown for applying ultrashort waves comprises an inner conductor lb and an outer conductor 2b and the outer conductor is offset from the upper surface of the earth conductor 2a so as to lead the inner conductor lb. in. alignment with the line conductor 1a without changing the spacing relationship between the conductors of the two systems at the junction point for a given characteristic impedance.
The coaxial conductor 2b is provided with a dielectric ring 3 at the end which closes the conductor this dielectric ring 3 does not only support the inner conductor but by its dielectric qualities it suppresses the undesirable effects which could occur at the end of conductor 2b due to the flat characteristic of the earth conductor 2ao The outer conductor 2 of the filter is likewise offset from the upper surface of the earth conductor 2a so as to ensure impedance matching. Each end of the conductor 2 is provided with a dielectric ring 4 so as to minimize the disturbances of the waves as in the case of the ring 3. The outer conductor therefore penetrates into the conductor 2a and is also electrically connected to it.
The output signals of the filter are applied to an extension of the line-to-earth system and to a user device 50
The interior of the quarter-wave coupled type filter is subdivided by a plurality of irises 6, 7, 8, 9, 10 and 11. The coupling sections defined by irises 7, 8 and 9, 10 are each approximately a quarter waveo The iris used in Fig. 1 is shown in Fig. 2 like compre-
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nant a disc having a wide opening in the form of a sector as indicated in 12.
This aperture for an example was chosen at practically 216 degrees for a frequency of 4,700 megacycles, which ensures a normalized sus- ceptance at -9,430 To tune the cavities, the coaxial line can be provided with adjustable rods as shown in 13, 14 and 15.
Referring to FIGS. 3 and 4, it can be seen that another embodiment of a coaxial filter of the type with direct cavity coupling has been shown. The filter comprises inner and outer conductors 1 and 2 with irises subdividing the volume as has been shown. The end irises 16 and 17 are of the same shape as the irises used in the filter of Figs 1 and 2. In one example, these irises were provided with openings forming substantially an angle of 216 degrees. The two irises 18 and 19 are each provided with an opening 20 of substantially 90 as shown in Figo 4.
The iris spacing in Fig 3 is practically equal to half a wavelength at the central frequency.
The inner conductor 1 of the filter is connected directly to the line conductor 21. The coupling arrangement shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 1 in that the conductor 2 is disposed directly above the earth conductor 22. This arrangement is used when it is not possible to depress the filter relative to the upper surface of the earth conductor 22. To maintain a fit impedance, the line conductor 21 may be provided with a transition section 23 which is arranged so as to form an angle with the plane of the earth conductor 22.
A dielectric wedge 24 may be provided below this transition section so as to minimize the disturbing effects caused by the action of the transformer. When an input coaxial line is likewise mounted on the surface of the conductor 22, a similar transition section 25 is provided in the line conductor below which is provided a dielectric wedge 260.
By way of example, a quarter-wave coupled filter and a directly coupled filter were made from a 50 ohm coaxial line.
the outer conductor of which was 0.295 inch (about 7.5 millimeters) in diameter and the inner conductor 0.125 inch (about 3.1 millimeters) in diameter for transmissions in a 50 mega-cyclic center frequency band o The thickness of the The inductive iris was 0.02650 inch (or about 67/100 of a millimeter).
For the quarter-wave coupled filter in Figo 1, the cavity sections a and b were slightly less than a quarter and a half wavelength at the center frequency i.e. about 78 degrees & and 168 degrees respectively o For the directly coupled filter of FIG. 3, the cavity sections a 'and b' were approximately 178.8 degrees and 171.7 degrees respectively. These values correspond to an inductive shunt sus- ceptance obtained using a sector iris.
By using a barrier in the form of a disc 6a which provides an annular window 12a a capacitive shunt susceptance is obtained so that the cavities will be slightly larger than a quarter or a half wavelength depending on the case. For the quarter-wave coupled filter provided with disks 6a, the values of a and b should be approximately 102 and 192 respectively and for the directly coupled filter the values of a 'and b' should be approximately 18002 and 18803 degrees respectively. A shunt capacitive susceptance is not used, however, unless a low-voltage, broadband filter is desired.
For narrow band filters and a high surge coefficient, the capacitive disks 6a should be made with such a tolerance that an inductive iris is preferred.
By high or low overvoltage coefficients, one understands overvoltage coefficients greater or less than 10 respectively.
It should also be understood that the iris used may have a different configuration from those which have been illustrated. For example another inductive iris can be constituted by a plurality of rods arranged in a row.
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dialally, at a certain distance from each other in a transverse plane between the central conductor and the outer conductor. The characteristics of such irises can be modified by varying the number of stems and / or their thickness. A disc-shaped iris can also be taken with one or more openings of different sizes and different shapes either round. , either in the form of slits or in the form of sectors.
In Figo 5, the line-to-earth conductor system is shown in the form of a printed circuit. The earth conductor is shown as a plate-shaped conductor 27 which is covered on one side with a layer of insulating material 28 on which the line conductor 29 is applied according to the known technique of printed circuits. The conductive material forming the line 29 may be applied to the insulating layer 28 as a conductive paint or ink or the conductive material may be chemically deposited or stenciled or sprayed. on the selected surfaces of the insulation. If desired, the conductive line can be cut in the form of an insulating tape and applied by pressure.
The line conductor can be obtained by depositing on its surface a conductive covering on the upper surface of the insulating layer and in such a case, the earth conductor can be constituted by a similar covering of conductive material. . The insulating layer can be made from any good quality insulating material, but preferably it is made from Teflon or polyethylene.
The filter is matched to the printed line by arranging the filter so that the center conductor is aligned with the line conductor 29. Depending on the width of the line conductor and the dielectric spacing with respect to the earth conductor 27 , the position of the outer conductor 2 with respect to the earth conductor will be determined for a given characteristic impedance of the coaxial line o A ring 30 of dielectric material is provided in the outer conductor 2 so as to reduce the effects of this. discontinuity between the cylindrical conductor 2 and the flat conductor 27.
In Figo 6 the coaxial filter is arranged on the insulating layer 28 and the line conductor 29 is connected to the inner conductor 1 indicating the end part of the line conductor. This inclined part 31 can be supported by a wedge of dielectric material 32 which has a sufficient dielectric characteristic to ensure the matching of the impedance.
Although coaxial filters have been shown coupled to transmission systems of the line-to-earth type, they can naturally be coupled directly to a transmission system of the coaxial type. Likewise the filter can be coupled by known means to waveguides and cavities.
Although the present invention has been described in relation to exemplary embodiments, it is clear that it is not limited to said examples and that it is susceptible. of variants and modifications without going beyond its domain.