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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY S.A. résidant à ANVERS.
SYSTEME DE TRANSMISSION A HAUTE FREQUENCE.
La présente invention est relative aux systèmes pour la trans- mission des ondes ultra-courtes et plus particulièrement aux filtres pour ondes ultra-courtes utilisés principalement dans les circuits et les lignes de transmission pour ondes ultra-courtes du type imprimé.
Dans le brevet principal, on a décrit un type de ligne pour la transmission des ondes ultra-courtes comprenant, dans l'une de ses formes les plus simples, deux conducteurs imprimés ou disposés de toute autre ma- nière sur les faces opposées d'une bande ou d'une couche de substance dié- lectrique dont l'épaisseur est égale à une petite fraction d'un quart de longueur d'onde, les deux conducteurs étant pratiquement parallèles. Ces deux conducteurs peuvent être de même largeur, ou bien l'un peut être plus large que l'autre. Dans le brevet belge N 519.798 on a décrit un dispositif de filtre utilisant une section de ligne à bandes parallèles du type susmentionné.
Dans l'un de ces dispositifs il est prévu des susceptan- ces espacées se présentant sous la forme d'obstacles conducteurs se prolongeant à travers tout ou partie de l'espace compris entre les conducteurs en bande parallèle. Dans l'autre dispositif il est prévu des susceptances espacées constituées par deux obstacles ou autres discontinuités disposées dans/ou sur l'un ou l'autre des conducteurs de ligne ou encore sur tous les deux, en des points espacés, de manière à constituer une section résonnante entre lesdits points.
L'un des objets de la présente invention est de prévoir d'au- tres dispositifs de susceptances et de filtres pour ondes ultra-courtes, qui soient d'un faible encpmbrement, légers, et d'une fabrication relativement simple et peu onéreuse, utilisant également des éléments conducteurs ou des sections d'une ligne du type à conducteurs parallèles sus-mentionnée.
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'L'une des caractéristiques de la.'présente invention réside dans la' manière suivant laquelle on obtient des susceptances espacées de grande valeur en ménageant des espaces dans certains ' des conducteurs d'une ligne du type à bandes parallèles. Les "espaces" formant susceptance peuvent'affecter diver- ses formés, largeurs et angles;ils peuvent comprendre des espaces entre des conducteurs espacés se recouvrant ou des espaces entre des conducteurs adjacents, de forme similaire ou différente. Un autre aspect important de la présente in- vention réside dans le fait que l'espace formant susceptance permet d'isoler le courant continu entre les différentes sections du conducteur de ligne.
Les objets et caractéristiques de la présente invention appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisations ladite description étant faite en relation avec les dessins ci- annexés dans lesquels:
La Fig. 1 montre une vue en plan d'une forme de filtre conçue selon les principes de la présente invention.
La Fig. 2 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
La Fig. 3 est un graphique représentant la grandeur des suscep- tances de shunt équivalentes, le plan de référence étant pris suivant la ligne A-B de la Fig. 1.
La Fig. 4 montre une vue en plan d'une autre forme de filtre.
La Fig. 5 montre une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 5-5 de la Fig. 4.
Les Fige. 6 et 7 montrent des vues en plan d'autres exemples de réalisation de la présente invention.
La Fig. 8 est un graphique montrant les valeurs du rapport @ énergie d'entrée sur l'énergie de sortie" en fonction de la longueur de l'espace pour l'exemple de réalisation montré à la Fig. 6 où la ligne est adaptée des deux côtés de l'espace.
La Fig. 9 est une vue en plan d'un autre exemple de réalisation de la présente invention.
La Fig. 10 est un graphique montrant les courbes de réponse en fonction de la fréquence pour les formes de filtres montrées aux Figs. 1, 6 et 9.
La Fig. 11 montre une vue en coupe longitudinale d'un autre exemple de réalisation de la présente invention et;
Les Fige. 12 et 13 montrent des vues en plan d'autres formes possibles de filtres conçus selon les principes de la présente invention.
Les Figs. 1 et 2 montrent une ligne de transmission pour ondes ultra-courtes du type à circuit imprimé comprenant un premier conducteur 1 ou conducteur de ligne et un second conducteur 2 ou ou conducteur de base (terre) séparés par une couche de substance diélectrique 3. La substance conductrice peut être appliquée et/ou formée ou décapée sur une couche de substance diélectrique telle que du polystyrène, du polyèthylène,, du quartz, du Teflon, de la fibre de verre ou toute autre substance appropriée de qualité diélectrique élevée, selon la technique connue des circuits imprimés.
L'écartement entre les deux conducteurs est choisi de préféren- ce de manière à être égal à une petite fraction d'un quart de longueur d' onde de l'énergie d'ondes ultra-courtes qui s'y propage, une fraction conve- nable étant de l'ordre de 1/10 à 1/5 d'un quart de longueur d'onde.
Le filtre comprend une portion du conducteur de base 2, une cou- che de substance diélectrique 3 et plusieurs sections résonnantes du con- ducteur de lignecomme indiqué en 4. 5 et 6, couplées en quart d'onde.
Des susceptances sont formées par les espaces 7 entre les extrémités de
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chaque section. L'écartement électrique des susceptances adjacentes est dé- terminé en grande partie par la longueur de la section de conducteur de li- gne comprise entre celles-ci, ; pourra se référer à ce sujet au circuit équivalent montré à la Fig. 3. Les sections résonnantes 4, 5 et 6 sont chacu- ne approximativement d'une demi-longueur d'onde ou d'un multiple de cette valeur,les sections résonnantes étant couplées par d'autres sections de la ligne par exemple 4a et 5a, longues approximativement d'un quart de longueur d'onde ou d'un multiple impair de cette valeur. La grandeur des susceptances est fonction de la largeur de l'espace et également de l'angle forme par 1' espace avec l'axe longitudinal du conducteur de ligne.
Il apparaîtraclaire- ment à l'homme de l'art que des espaces alternés peuvent être disposés selon des angles différents et/ou être de largeurs différentes et dirigés dans des directions différentes. Les espaces '.7 en forme de "V" permettent un couplage haute fréquence plus important que celui obtenu au moyen d'espaces transver- saux tel qu'indiqué aux Figs. 6 et 7. La largeur des espaces doit être déter- minée convenablement et doit être très petite en fonction de la forme des portions des extrémités adjacentes des sections de conducteurs. L'angle 04 (Fig. 1) exerce également une influence importante sur la valeur de la sus- ' ceptance. A la Fig. 3 les éléments du circuit équivalent sont donnés en fonc- tion de l'angle|Ó par rapport à l'axe longitudinal du conducteur de ligne de la Fig. 1.
Les valeurs illustrées par la courbe 8 de la Fig. 3 ont été obtenues avec un espace d'une largeur égale à un millimètre, un conducteur de ligne 1 de six millimètres de large, un conducteur 2 de 26 millimètres de large et un espace diélectrique entre les conducteurs 1 et 2 d'une épais- seur de 1,5 millimètre, le diélectrique utilisé étant de la fibre de verre.
Aux Figs. 4 et 5 on voit que le conducteur de ligne la est di- visé en sections a indiquées en 9 et 10, les extrémités des sections succes- sives étant couplées directement par des espaces en forme de "V" 11a, llb, 11c, Les espaces 11a, et 11c ont une largeur relativement faible et présentent des valeurs de susceptance relativement petites tandis que l'espace llb est beaucoup plus large et présente une susceptance relativement plus élevée.
Dans cet exemple de réalisation, on voit que les conducteurs la et 2a sont de même largeur, et, à titre d'exemple, cette largeur peut être de 5 m/m tandis que la couche diélectrique peut avoir 6 m/m de largeur,, Que les conducteurs soient ou non de même largeur, on peut prévoir des es- paces dans l'un ou l'autre des deux conducteurs ou alternativement dans 1' un et l'autre bien qu'il soit plus pratique de ménager les espaces dans le plus étroit des deux conducteurs lorsque ceux-ci sont d'inégale largeur.
Les Figs. 6 et 7 montrent deux exemples de réalisation de la présente invention; dans le premier exemple c'est le conducteur de ligne étroit qui est constitué par des sections et dans l'autre exemple c'est le conducteur de base qui est constitué par des sections. A la Fig. 6 par exem- ple on voit que le conducteur de ligne le comprend des sections résonnantes 12 et 13 couplées en quart d'onde par une section en quart d'onde 14. Les espaces formant susceptances 15 sont disposés transversalement par rapport à l'axe longitudinal du conducteur de ligne. On voit que le conducteur de terre ou de base 2c est plus large que le conducteur de ligne le et qu'il occupe toute la longueur des sections résonnantes formées sur le conducteur de ligne. Une mince couche de substance diélectrique 3c maintient les con- ducteurs écartés l'un de l'autre..
A la Fig. 7 on voit que le conducteur de ligne le est continu tandis que le conducteur de terre 2c présente des espaces 16 ménagés en des points espacés, formant ainsi entre eux une section résonnante 17, la lon- gueur de cette section résonnante étant approximativement d'une demi lon- gueur d'onde entre les susceptances, bien qu'un multiple de cette valeur soit suffisant, lorsqu'on le désire, ainsi qu'il a déjà été exposé en rela- tion avec les autres exemples de réalisationsdécrits précédemment. On doit également noter que les espaces 15 et 16 peuvent être de largeur variable en fonction des valeurs de susceptance et du type de couplage que l'on désire
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obtenir.
La courbe 18 de la Fig. 8 illustre la propriété de transmission à travers un espace 15 d'un conducteur de ligne du type montré à la Fig. 6.
Les données de l'essai ayant permis de déterminer cette courbe ont été pri- ses pour un espace formant susceptance de la forme montrée à la Fig.6,dans cet exemple le conducteur de ligne avait une largeur de six millimètres,le conducteur de base 2c une largeur de vingt six millimètres et l'écartement entre ceux-ci était de 1,5 millimètre. Les valeurs de la courbe ont été ob- tenues en faisant varier la largeur de l'espace de 1 à 20 millimètres.
Dans l'exemple de réalisation montré à la Fig. 9 on voit des sec- tions résonnantes 19 et 20 constituées par la substance du conducteur de li- gne et ayant une longueur approximative d'une demi longueur d'onde, électri- quement entre les plans de référence X et Y des espaces associés, lesdites sections étant couplées par des sections d'environ un quart de longueur d'on- de comme indiqué en 21, et étant disposées dans une position décalée sur un plan parallèle au conducteur de terre 22. Les sections de lignes sont suppor- tées sur le conducteur de terre par une mince couche de substance diélectri- que 23 Les espaces 24 et 25 peuvent varier à la fois en largeur et en lon- gueur, en fonction de la valeur de susceptance désirée.
A de sujet on doit noter que la longueur des sections 19, 20 et 21 peut va- rier considérablement en fonction de la largeur et de la longueur des espa- ces 24 et 25. Par conséquent les sections 19 et 21 ne sont pas véritablement d'une demi longueur d'onde de même que la section de couplage 20a n'est pas d'un quart de longueur d'onde.
Les trois couches de réponse, en fonction de la fréquence, mon- trées à la Figo 10 illustrent les caractéristiques passe bande des filtres qui forment l'objet de la présente invention.La courbe 26 correspond à un filtre de la forme montrée à la Fige 1, dans laquelle l'angle Ó de l'espa- ce en forme de "V" est égal à 35 , les autres dimensions étant en accord avec celles données pour la courbe montrée à la Fig. 3, c'est-à-dire que le conducteur de ligne a une largeur de 6 m/m, le conducteur de terre une lar- geur de 26 m/m, l'épaisseur de la couche diélectrique étant de 1,5 m/m,.
La courbe 27 correspond à une forme de filtre semblable à celle qui est mon- trée à la Fig. 6, à cette exception près que l'espace à une extrémité de la section résonnante a une largeur de 1/10 de esp et que l'espace à l'au- tre extrémité de la section une largeur de 0,75 m/m. Les dimensions des con- ducteurs et de la couche diélectrique sont semblables en tous autres points à celles du filtre ayant servi à établir la courbe 26. La courbe 28 corres- pond à une section d'un filtre conforme à l'exemple de réalisation montré à la Fig. 9, la longueur de la section correspondant à la section 19 étant de 54 m/m, la largeur de l'espace de 0,2 m/m et sa longueur de 18 m/m.
Le conducteur de ligne a une largeur de 6 m/m et le conducteur de terre une largeur de 26 m/m La substance diélectrique utilisée dans ces trois exem- ples de réalisation est de la fibre de verre.
Au lieu que l'espacement en position décalée soit dans un plan parallèle au conducteur de terre linéaire, ainsi qu'il a été indiqué pour les sections 19 et 20 de la Fig. 9, cet espacement en position décalée peut être réalisé dans un plan normal par rapport au plan des conducteurs. La Fig.
11 montre une telle section résonnante.Les extrémités des conducteurs de ligne 29 et 30 sont espacées l'une de l'autre et une section de ligne 31 les recouvre tout en étant séparée d'elles par un espace ainsi qu'il est montré.La longueur électrique de la section résonnante entre les plans de référence X et Y est approximativement d'une demi longueur d'on- de. La largeur des espaces 32, aux points où la section 31 recouvre les portions d'extrémités du conducteur de ligne,
peut être réglée comme on le désire par l'épaisseur de la couche diélectrique 33. La couche diélectri- que 33 peut faire partie intégrante de la couche diélectrique 34 disposée entre le conducteur de ligne et le conducteur de terre 35 ou bien elle pèut en être séparée comme on le désiree La couche diélectrique 33 peut
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également correspondre à la couche 34 en épaisseur, la valeur de susceptance étant réglée dans ce cas par une modification de la distance sur laquelle elle recouvre les portions d'extrémités des conducteurs 29 et 31 par exem- ple.
De nombreuses variantes de la forme de l'espace compris entre les sec- tions adjacentes du conducteur de ligne sont possibles, ainsi qu'il est mon- tré ci-après; la Fig. 12 montre des sections alternées 36 et 37 de différen- tes largeurs, les portions d'extrémités de la section la plus large étant disposées à une légère distance de la portion d'extrémité de la section la plus étroite. Une disposition similaire est montrée à la Fig. 13, la portion d'extrémité de la section la plus large 38 comportant cependant une échan- crure 39 destinée à recevoir, à une légère distance de ses bords, la por- tion d'extrémité 40 de la plus petite section 41.
Cette dernière forme est naturellement semblable à la forme illustrée à la Fig. 1 en ce qui concerne la relation mâle-femelle des portions d'extrémités adjacentes des conduc- teurs de ligne.
Les sections résonnantes des divers exemples de réalisation décrits peuvent être accordées au moyen de l'une des méthodes décrites dans le brevet précité.