<Desc/Clms Page number 1>
SYSTEME DE TRANSMISSION POUR HAUTE FREQUENCE.
La présente addition concerne des changements, perfectionnements, modifications et additions au brevet principal N 511.583.
La présente invention est relative aux systèmes pour la transmission des ondes ultra-courtes et plus particulièrement aux dispositids permettant d'éliminer les défauts d'adaptation d'impédance provoqués par les discontinuités formées dans la ligne de transmission ou couplées à celle-ci.
Dans le brevet principal No 511.583 et le brevet de perfec- tionneent N 512.499, on a décrit un typé de ligne pour la transmission des ondes ultra-courtes comprenant, dans l'une de ses formes les plus simples, deux conducteurs pratiquement parallèles, imprimés ou disposés de toute autre manière sur les faces opposées d'une bande ou d'une couche d'une substance diélectrique dont l'épaisseur est égale à une faible fraction d'un quart de longueur d'onde.
Les deux conducteurs peuvent être de la même largeur ' ou bien l'un peut être plus large que l'autre. La bande diélectrique séparant les deux conducteurs peut être pratiquement de la même largeur que le plus étroit d'entre eux ou bien elle peut être plus large selon la relation désirée.
Dans le brevet belge N 512.298 on a décrit une ligne de ce type comportant un transducteur se présentant sous la forme d'un support à cristal quj. lui est couplé ainsi qu'un tronçon d'accord se présentant sous la forme d'un prolongement de la ligne, le dit tronçon étant destiné à éliminer le défaut d'adaptation d'impédance dû à la présence du transducteur.
Des tronçons d'accord de cette nature ne présentent pas un fonctionnement symétrique et ne produisent pas toujours une adaptation aussi parfaite qu'on pourrait le déparer.
En conséquence, 1-'un des objets de la présente invention est de prévoir une méthode et des moyens pour introduire dans une ligne pour la
<Desc/Clms Page number 2>
transmission des ondes ultra courtes du type à conducteurs parallèles une susceptance capable d'éliminer tout défaut d'adaptation d'impédance qui pourrait être produit par les jonctions, les coudes, les transducteurs et autres discontinuités faisant partie de la ligne ou couplées à celle-ci.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir des jonctions à bande relativement large pour les structures ou couplages à discontinuités faisant partie d'une ligne de transmission pour ondes ultra-courtes de la forme à bande parallèle, ou associées à une telle ligne.
L'une des caractéristiques de la présente invention réside dans l'inclusion d'une susceptance dans la ligne, tout près des jonctions ou autres discontinuités, afin d'éljminer tout défaut d'adaptation d'impédance que les dites jonctions ou discontinuités peuvent provoquer dans la ligne. Suivant une forme de la présente invention, la susceptànce peut comprendre une petite longueur de fil, un conducteur, une protubérance, ou tout autre dispositif formant discontinuité associé au conducteur de ligne.
L'emplacement ou la position exacts du fil ou autre discontinuité par rapport au conducteur de ligne est passablement critique, et après qu'un emplacement approximatif a'été déterminé, il est habituellement nécessaire de régler la position du fil, ou de modifier le volume ou la forme de la protubérance formée dans le conducteur ou de toute autre structure équivalente,jusqu'à ce qu'une lecture optimum soit obtenue aux instruments de mesure. Certaines formes de dispositifs introduisant une susceptance peuvent comprendre diverses formes de court-circuits entre les deux conducteurs ou peuvent comprendre une variation dans l'épaisseur de l'un ou l'autre ou des deux conducteurs.
Lorsque la forme et la position d'une susceptance ont été déterminées, elles peuvent être reproduites de façon exacte au moyen d'un procédé photographique et des techniques des circuits imprimés.
Les objets et caractéristiques de la présente invention appa- raltront plus clairement et la présente invention sera mieux comprise si l'ou se réfère à la description suivante d'exemples de réalisations, la dites description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels la Fig. 1 montre une vue en perspective et en coupe longitudinale d'une ligne de transmission en forme de bande à laquelle sont couplés un transducteur et une forme de susceptance permettant d'éliminer tous défauts d'adaptation d'impédance introduits par le transducteur ; la Fig. 2 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 ; la Fig. 3 montre une vue en coupe transversale similaire à celle de la Fig. 2 montrant une modification du dispositif de susceptance;
la Fig. 4 montre une vue en plan d'une ligne couplée à un résonateur à cavité ; les Figs. 5 et 5a montrent des vues en coupe transversale prises suivant les lignes 5-5 et 5a-5a respectivement de la Fig. 4 ; la Fig. 6 montre une vue en plan d'une ligne comportant une autre forme de susceptance ; la Fig. 7 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6 ; la Fig. 8 montre une vue en coupe transversale similaire à celle des Figs. 2,3 et 7, montrant une autre forme de susceptahce ; les Figs. 9 à 13 montrent des vues en plan d'autres modifications des dispositifs de susceptances pour la ligne du type en bandes ; et la Fig. 14 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 14-14 de la Fig. 13.
Si l'on se réfère aux Figs. 1 et 2, on voit une ligne pour la
<Desc/Clms Page number 3>
transmission des ondes ultra-courtes du type à circuit imprimé comprenant un premier conducteur ou conducteur de ligne 1 et un second conducteur ou conducteur de base (terre) 2, séparés par une couche de substance diélectri- que 3.
La substance conductrice peut être appliquéeet/ou formée ou gravée sur une couche de substance diélectrique, par exemple du polystyrène,du poly- éthylène, du "Teflon", de la fibre de verre ou touteautre substance appropriée de qualité diélectrique élevée, sous la forme d'une encre ou d'une peinture conductrice, ou bien la substance conductrice peut être déposée chimiquement, pulvérisée à travers un pochoir ou saupoudrée sur des surfaces préparées et choisies de la substance diélectrique, ou encore par l'une quelconque des techniques connues des circuits imprimés. On choisit de préférence un écar- tement entre les deux conducteurs égal à une petite fraction de l'ordre d'environ 1/10 à environ 1/5 d'un quart de longueur d'onde de l'onde ultra-cour- te qui s'y propage.
Ainsi que le montrent les Figs. 1 et 2, une ligne coaxiale comprenant un conducteur extérieur 4 et un conducteur intérieur 5 est couplée à la ligne, le conducteur extérieur étant fixé au second; conducteur 2 et le conducteur intérieur étant fixé au premier conducteur 1, comme indiqué en 6. Le couplage coaxial peut comprendre une jonction permettant d'émettre les ondes ultra-courtes sur les lignes 1, 2 ou bien peut comprendre un couplage permettant de recevoir l'énergie d'ondes ultra-courtes provenant de la ligne.
Hormis un couplage coaxial, le premier conducteur 1 peut se prolonger dans un guide d'ondes ou une cavité sous la forme d'une sonde ou d'une boucle, ou bien le couplage peut être obtenu par une communication avec une cavité ou un guide d'ondes à travers une ouverture ménagée dans le second conducteur 2 directement au-dessous du premier conducteur 1. Par cette méthode on peut adapter n'importe quel dispositif présentant une discontinuité dans la ligne, au lieu d'un transducteur.
Quel que soit le circuit ou dispositif auquel le couplage ou transducteur 4, 5 est connecté, sa jonction par rapport à la ligne 1, 2 introduit un défaut d'adaptation d'impédance dans la ligne. Pour éliminer convenablement ce défaut d'adaptation d'impédance, il est prévu dans cette forme un petit conducteur ou fil 7 disposé à une certaine distance de la jonction de façon à ce qu'une section résonnante de longueur d soit ménagée dans la ligne tout près de la jonction. La distance d est de préférence inférieure à une demi-longueur d'onde (guide) pour un accord sur une large bande.
Des distances plus grandes sont plus critiques et présentent une largeur de bande plus étroite. La susceptance convenable pour l'établissement de la section d'accord est fonction non seulement de la dimension et de la longueur du fil, mais également de sa position et de sa distance par rapport à la jonction. Cette position optimum du fil n'est pas aisément prévisible mais peut être évaluée approximativement. 1:près qu'une approximation est faite, la position optimum du fil peut être obtenue par tous systèmes de mesure appropriés. Lorsque la ligne est connectée pour des essais dans un tel système de mesure, la position optimum du fil 7 peut être obtenue en déplaçant légèrement celui-ci de position en position jusqu'à ce que la lecture optimum soit obtenue.
Au cours de ce mouvement, il est préférable d'appliquer un point de soudure au fil et de maintenir cette soudure en fusion au moyen d'un fer à souder avec lequel le conducteur est déplacé d'une position à l'autre. Lorsqu'on a obtenu une lecture optimum, on laisse la soudure se refroidir.
Dans un exemple de réalisation utilisant une ligne de 50 ohms et une onction coaxiale pour un couplage de transducteur, on a obtenu les relations suivantes pour une adaptation d'impédance optimum. Le premier conducteur avait une largeur de 6 mm et le diélectrique (fibre de verre) entre les conducteurs avait une épaisseur de 1,5 mm. Le fil 7 était un fil ? 16 et avait une longueur de 9 mm. La distance entre le centre du fil et le conducteur central 5 était d'environ 9 mm.
La Fig. 3 montre une légère modification du dispositif d'accord du type à fil (Fig. 2) dans lequel le fil se prolonge à partir du point 9
<Desc/Clms Page number 4>
dans le sens transversal de la ligne pour venir se connecter au second conducteur, comme indiqué en 10. Ce court-circuit du conducteur peut être pré- férable dans certaines installations, mais lorsqu'on l'utilise, il a tendance à interférer avec le réglage optimum du fil pour la réalisation de I'accord. ,., des
Aux Figs. 4, 5 et 5a, on voit que la ligne comprend un premier conducteur 11 et une second conducteur 12 pratiquement d'égale largeur séparés par une couche de substance diélectrique 13 de largeur égale ou légèrement supérieure.
A cette ligne est couplé un résonateur à cavité 14 qui communique avec elle à travers une ouverture 15 ménagée dans le second conducteur 12 en alignementdirect avec le conducteur 11. Le degré de couplage avec la cavité 16 est déterminé par la dimension et l'emplacement de l'ou- verture 15. Le type de dispositif d'accord montré est le même que celui qui a été précédemment décrit, c'est-à-dire qu'il comprend un petit tronçon de fil 17 disposé transversalement au conducteur 11 à une distance d de la jonction en 15. Bien que ce fil 17 soit montré comme étant disposé sur le conducteur 11, il peut également être situé sur le conducteur 12.
De même, une telle protubérance peut former'partie intégrante de l'un ou l'autre des conducteurs, à un emplacement prédéterminé et elle est accordée par d'autres moyens décrits ci-après.
Les Figs. 6 et 7 montrent un dispositif d'accord similaire à celui de la Fig. 3 et dans lequel une boucle de court-circuit 18 formant partie intégrante du conducteur la est disposée à la distance désirée de la jonction, son extrémité opposée étant connectée au second conducteur 2. Lorsque le conducteur de ligne 1 est appliqué par un procédé d'impression, l'exac- titude de la position de la boucle 18 peut être prédéterminée par un procédé photographique. Au cas où la boucle 18 ne présenterait pas la susceptance désirée, elle peut être modifiée par la suppression de certaines de ses portions, ce qui a pour effet de la rendre plus étroite et de modifier son écartement effectif par rapport à la jonction, comme indiqué en 19.
La Fig. 8 montre un autre exemple de réalisation comprenant un obstacle inducteur situé entre le premier et le second conducteur et se présentant sous la forme d'une colonnette 20 disposée transversalement par rapport aux deux conducteurs lb et 2b. Un trou 21 est ménagé à travers le premier conducteur lb et la couche de substance diélectrique 3b jusqu'au second conducteur 2b. La colonnette 20, qui se présente de préférence sous la forme d'un petit fil conducteur similaire au fil 7, est soudée en premier lieu au second conducteur 2b, comme indiqué en 22, et elle est finalement soudée au premier conducteur lb, comme indiqué en 23.
Cependant, la soudure est maintenue en état de fusion, de manière à ce qu'on puisse régler la position de la colonnette 20 en la rapprochant ou en l'éloignant de la jonction ou même en la déplaçant latéralement par rapport à la ligne lb, jusqu'à ce qu'une position optimum soit obtenue, après quoi on laisse la soudure refroidir. Ce type de dispositif d'accord est très satisfaisant en ce qu'il est contenu à l'intérieur de la ligne, mais il est également critique et peut nécessiter un réglage final durant la fabrication pour qu'on puisse en obtenir un accord optimum.
La colonnette 20 produit une susceptance shunt qui est fonction du diamètre du fil et de son emplacement par rapport à l'axe du conducteur lb Pour un fil d'un diamètre de 6/10 de mm situé au centre d'une ligne de 50 ohms, on obtient-une susceptance shunt de - 3,5.
Le même fil mis en position au bord du conducteur lb. à environ 25/10 de mm. de l'axe longitudinal du conducteur présente une susceptance shunt de il,9.
La susceptance shunt décrolt en même temps que le diamètre du fil. Par un choix approprié du diamètre du fil et de sa position, on peut obtenir un choix relativement étendu de susceptances shunt.
Si l'on se réfère à la Fig. 9:, on voit que le premier conducteur 24 maintenu à l'écart du second conducteur 25 par le diélectrique 26 présente une variation dans sa largeur afin de produire l'emplacement désiré de la susceptance par rapport à la jonction 27. La susceptance est obtenue
<Desc/Clms Page number 5>
grâce à un cran dans la largeur du conducteur 24 comme indiqué en 28. Pour permettre un réglage après fabrication, la portion du conducteur entre la sus- ceptance 28 et la jonction 27 est effilée vers l'extérieur, comme indique en 29 et 30. La valeur optimum de susceptance est alors obtenue en suppri- mant des portions latérales de ce renflement ainsi qu'il est indiqué en 31 en 32.
Si on a supprimé une trop grande quantité du conducteur pour obtenir une susceptance optimum, on peut alors ajouter un complément de substance conductrice, par exemple de la soudure, de manière à obtenir la valeur op- timum. L'écartement de la susceptance 28 peut également être réglé en sup- primant des portions du conducteur 24,comme indiqué par le trait pointillé
28a. Si l'espace résonnant est trop grand, on peut ajouter de la substance conductrice en 28 de manière à agrandir la largeur normale du conducteur 24 vers la jonction 27.
L'utilisation d'une variante de la largeur du conducteur dans la section résonnante pour réaliser l'accord de la susceptance est possible du fait que des modifications de la largeur de conducteur dans l'espace résonnant ont pour effet d'allonger ou de raccourcir l'espace résonnant selon que la modification consiste à agrandir ou à rétrécir le conducteur.
La forme montrée à la Fig. 10 est similaire à celle de la Fig. 7, à. cette exception près que le conducteur 33 présente un brusque accroissement de sa largeur en 34 à l'emplacement désiré pour obtenir la susceptance nécessaire. Les portions 34 sont similaires au fil 7 des Figs. 1 et 2, à l'exception près que les portions peuvent être imprimées de manière à former partie intégrante du conducteur 33. L'accord ou le réglage de cette susceptance pour une valeur optimum est obtenu de façon similaire en supprimant certains portions du conducteur 33, comme indiqué par les traits pointillés 35 entre la susceptance 34 et la jonction 36, On peut. également, modifier la susceptance en 34 en supprimant une partie des prolongements 34 ainsi que l'indiquent les lignes 37.
Suivant les Figs. 11 et 12, les premiers conducteurs 38 et 39 comportent des prolongements latéraux 40 et 41 respectivement, qui présentent une susceptance dans la ligne en raison de leurs bords abrupts 42 et 43. L'emplacement de la susceptance peut être modifié en supprimant des portions des bords des prolongements, comme indiqué par les traits pointillés 44 et 45. Les côtés des prolongements situés à l'opposé des bords abrupts 42 et 53 s'incurvent graduellement jusqu'à rejoindre les conducteurs 38 et 39, de manière à produire une discontinuité minimum.
Selon les Figs. 13 et 14, les deux conducteurs 46 et 47 sont de la même largeur comme pour le cas illustré aux Figs. 4 et 5. Dans cet exemple de réalisation, la susceptance est obtenue au moyen d'une colonnette 48 ainsi qu'il est montré en relation avec la forme illustrée à la Fig. 8.
Dans l'exemple de réalisation montré-aux Figs. 13 et 14, l'emplacement de la colonnette est obtenu de préférence par un procédé photographique au cours de l'impression des conducteurs. Du fait que l'espace résonnant d compris entre la colonnete 48 et la jonction 49 peut ne pas être optimum pour l'emplacement imprimé de la colonnette, cet espace peu%'être réglé de ma- nière à produire la valeur optimum. Ce réglage peut être effectué en supprimant des portions latérales du conducteur 46, comme indiqué par les traits pointillés 50, ainsi qu'il a été décrit en relation avec les Figs. 9 et 10.
Une autre méthode pour l'accord de l'espace.résonnant d, qui présente les caractéristiques d'un système à vernier et qui peut être utilisée indépendam- ment ou en coopération avec la suppression des portions latérales de la ligne, consisté à disposer une dolonnette filetée 51 dans une ouverture 52 ménagée dans la section résonnante. En faisant varier le degré de pénétra- tion de la colonnette dans l'espace compris"entre les conducteurs 46 et 47, l'espace résonnant d peut être accordé.
Selon des essais effectua avec un fil NP 16 utilisé comme colonnette, on a remarqué que lorsqu'une telle colonnette traverse complètement la ligne dans une ouverture traversant les deux conducteurs, et le fil étant connecté à un conducteur seulement, l'aocord résulte'dans un allongement de la ligne environ 0,008 ou 0,03 centimètre.
<Desc/Clms Page number 6>
Pour une position intermédiaire dans laquelle l'extrémité du fil est environ à mi-chemin entre les conducteurs, l'effet obtenu est à peu près la moitié des chiffres ci-dessus ou proportionnel à la longueur de la colonnette à l'intérieur de la ligne. De ce qui précède, on observera que la colonnette filetée peut être utilisée pour un réglage à vernier très précis.
En disposant la susceptance dans la ligne tout près de la jonction ou du transducteur ou de tout autre discontinuité, la ligne peut être convenablement adaptée et rendue symétrique sur une large portée de fréquences. Bien qu'il soit nécessaire d'obtenir une susceptance désirée pour un transducteur particulier connecté à la ligne par une méthode expérimentale, il apparaîtra clairement à l'homme de Part que lorsqu'un dispositif remplissant les conditions optimum est obtenu, il peut être reproduit de façon exacte par des procédés photographiques dans la technique des circuits imprimés. Par exemple, le fil 7 de la Fig. 1 peut être constitué pratiquement ainsi que le montre la Fig. 10 par des prolongements latéraux du premier conducteur.
De même, des prolongements latéraux tels que ceux indiqués par :La boucle 18 (Figs. 6 et 7) peuvent être déterminés par des procédés photographiques, ainsi que les formes montrées aux Figs. 9 à 13. L'ouverture 21 destinée à recevoir la colonnette dans l'exemple de réalisation montré à la Fig. 8 peut être également située exactement par un procédé photographi- que, ainsi qu'il a été mentionné en relation avec la colonnette 48 de la Fig. 13, une fois que cet emplacement a été déterminé par une méthode expérimentale.
De plus, du fait que le défaut d'adaptation présenté par les transducteurs que l'on rencontre ordinairement dans ce type de transmission est faible, et que de petites susceptances sont nécessaires pour effectuer une section d'adaptation convenable, on obtient une section à large bande.
A titre d'exemple on a obtenu grâce aux dispositifs sus-mentionnés, des jonctions adaptées symétriquement sur une portée de fréquence de l'ordre de 250 à 4700 mégacycles par seconde.
Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisations, on comprendra clairement que cette desciption est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention.