CA1114463A - Joint de dilatation pour guides d'ondes - Google Patents
Joint de dilatation pour guides d'ondesInfo
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- CA1114463A CA1114463A CA325,056A CA325056A CA1114463A CA 1114463 A CA1114463 A CA 1114463A CA 325056 A CA325056 A CA 325056A CA 1114463 A CA1114463 A CA 1114463A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/30—Auxiliary devices for compensation of, or protection against, temperature or moisture effects ; for improving power handling capability
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
- H01P1/061—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a translation along an axis common to at least two rectilinear parts, e.g. expansion joints
Landscapes
- Waveguide Connection Structure (AREA)
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
DESCRIPTIF L'invention concerne me les joints de dilatation pour guides d'ondes. Le joint de dilatation comporte un premier et un second élément de mêmes dimensions internes que le guide d'ondes et libres de se déplacer longitudinalement l'un par rapport à l'autre, le premier élément ayant uniquement une structure de guide d'ondes, le second élément comportant un piège établi au moins en partie entre lesdits éléments et. à l'extérieur du premier élément, la longueur électrique dudit piège étant égale à la moitié do la longueur d'onde de la fréquence centrale transmise par le guide d'ondes, lesdits éléments étant séparés longitudinalement au niveau du piège par une distance qui varie lorsque la longueur du guide varie. Le piège peut être replié pour réduire l'encombrement. Appli-cation aux guides d'ondes de grande longueur.
Description
3 :::
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L ' invention conoerne le~ Joint~ de dilatation pour gui-des d'ondes et notamment le~ guldes d'ondes pour les station3 émettrioes de télévi~ion.
Lorsque les guide~ d'ondes ont une grande longueur et sont dispos~3 dans une ambiance où le~ difPérences de températures ~ont importantes, co~e les variatlon~ naturelles de la tempé-rature, des oontraintes de dilatation se produisent sur ce~ guide~
d'ondes. C'est le ca~q notamment des station~ émettrices de télévi-sion, où l~s guidas d'ondes sont en aluminium et ~ont placés le long d'une ~tructure en acier, un pylône par exemple, et où il s~t courant de rencontrer des écarts de température de 50C. Pour une longueur de cent mètres, la dilatation dif~érentielle entre le~
guides d'onde~ et la structure en acier est alor~ de soixante millimètres.
15Une solution connue oonsiste à donner, au pied du pylône, un rayon de courbure trè grand au guide d'ondes pour le raccorder à la ~tation émettrice ; les dilatation~ affectent alors ~l le rayor de courbure sans entra;ner de dé~ormations trop importan~
tes du guide d'ondes ; dans une telle solution le guide d'ondes, depuis le pied du pylône ~usqu'à ~on sommet, doit être fixé da manière non rigide à la structure en acier du pylône de façon à ce que la dilatation puisse jouer librement.
On conna~t également de guides d'ondeq qui permettent d'accepter des différences de dilatation, 3urtout dans le cas où la qection des guide~ d'ondes est réduite : ce ~ont des guide~ d'onde souple~ ont une atténuation relativement élevée et il~ sont d'une réali3ation diffioile lorsque les guides d'ondes po~3èdent une grande seotion, comme o'est notamment le ca3 de.~ guides d'onde~
pour les station~ émettrices de télévision.
L'in~ention a pour but de procurer un joint de dila~
tation permettant d'absorb@r les variation~ de longueur d'un guide d'ondes dues par exemple à das variation3 de température impor-j tantes.
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, , ., 4.~G3 Llinvention a également pour but de procurer un joint de dilatation dont le rapport d'ondes stationnaires reste faible dans toutes la plage de dilata-tion.
Un joint de dilatation selon l'invention re~endiquée ici comporte essentiellement, en alignement, un premier et un second élement de mêmes dimensions internes que le guide d'ondes et libres de se deplacer longitudinalement l'un par rapport a ~ ~
l'autre. Le joint selon l'invention est caracterise en ce que . ~ :
le premier élement comporte un tube; le second.élément comporte ~ :
un piège établi au moins en partie entre lesdits.éléments et radialement a l'exterieur du premier.element, la longueur electrique dudit piège etant egale à la moitie de la longueur d'onde de la frequence centrale transmise par le guide d'ondes;
en ce que des moyens separent lesdits elements longitudinalement au niveau du piège par une distance qui varie lorsque la lon- ~
gueur du guide d'ondes varie; en ce que le piège est replie de ~.
manière à obtenir deux lignes de transmi~sion ayant même lon-gueur electrique, une première ligne ~tant constituée par un . .
; espace compris entre le premier element et une première branche .
. ~0 longitudinale du second élement, une seconde ligne etant cons-tituee par un espace compris entre ladite premi~re branche et une seconde branche longitudinale dont une extremité est repliée .:
et vient en regard de ladite face extérieure du premier element ~ -:. :
et recouvre une extrémité de ladite première branche, la deuxieme ligne ayant une largeur plus grande que celle de la première ligne, donc une impedance plus grande. .~ :
L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre d'un exemple de realisation illustré par la figure ~.
- annexée qui représente en coupe longitudinale un joint de dila~
tation pour un guide d'ondes rectangulaire.
Le joint de dilatation comporte un premier élement 1 et un deuxième élément 2 de guide d'ondes rectangulaire, chaque .. .. .
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élement comportant a une extremite une bxide, 3 et 4 respecti-vement, pour la fixatlon de ces;élements au guide d'ondes re~-tangulaire. Les elements 1 et 2 ne sont pas solidaires l'un de l'autre, et peuvent se deplacer longitudinalemen~ l'un par rapport a l'autre suivant leur axe~ Le premier élément 1 est un tube de section droite rectangulaire; le second élément 2 porte un piege replié sur chacun de.ses grands c8tés; chaque piège est constitué de deux branches, une premiere branche.S venant en regard de la face extérieure.du premier.element 1, et une deuxième branche-6, au dessus de la premi~re branche, qui com-porte une extremite repllée 7 qui vient en regard de la face extérieure du premier.élément, et recouvre l'extrémité de la premi~re branche.
On!obtient ainsi une premiere ligne 8 entre le premier élément 1 et la premi?re branche 5, et une deuxieme ligne 9 entre les branches.5 et 6. La premiere ligne a une longueur électrique moyenne CD et la deuxieme ligne a une lon-gueur électrique moyenne AB.
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. .
-- 3 ~
Le plège e~t replié pour diminuer son encombrement, qa longueur électrique moyenne corre~pond au trajet A B C D E. Le~
longueur~ électriques AB et CD sont voiaines du quart de longueur dlonde, le3 longueurs électriqueA~ BC et DE étant petite~ par rapport à la demi-longueur d'onde, de telle ~orte que le court-circuit qui est matériallsé en A 3e trouve reporté en E. Par exemple, pour une Préquence de 600 MHz la demi-longu0ur d'onde eA~t égale à 25 centimètres, et la somme de~ longueurs électrique~ ~C
et DE e~t de 1'ordre de 2,5 à 3 centimètre~. En fonction de la dilatation de la ligne des guides d'ondes, les éléments 1 et 2 se déplacent l'un par rapport à l'autre ; la longueur électrique de la ligne CD se trouve alors seule modifée, entra~nant une variation de l'impédance ramenée au point E. En adoptant un rapport élevé
entre les impédances des lignes 8 et 9 9 cette variation d'impé-darce est négligeable dans une a~sez large bande de fréquence, del'ordre de 10% de la fréquence centrale, ~oit 1 5% autour de la fréquence centrale transml~e par le guide d'ondes. Le~ ligne~ 8 et 9 ont de~ largeur~ difPérentes et par con~équent de~ impédances dif~érentes La deuxième ligne 9 e~t plu3 large que la première ligne 8 ; le rapport entre leur~ largeurs e~t de l'ordre de 3 ou ~, 4 ; l'impédance de la deuxième ligne 9 e~t donc 3 ou 4 fois plu~
grande que celle de la première ligne 8.
Pour diminuer encore l'encombrement du piège, donc le3 lon ~ur~ de3 ligne~ 8 et 9, celles-ci peuvent être remplies d'un matériau diélectrique tel que par exemple la polyéthylène.
A~in de ne pas introduire de rapport d'ondes ~tation~
naires, avec le piège, il faut que le trajet CD~ soit équivalent au traJet ABC et égal à un quart de longueur d'onde ; bien entendu si certaines partie~ de ces trajet3 ~e trouvent dans le polyéthylène ou dans l'air, il con~ient d'en tenir compte.
A titre d'exemple, ~ur de~ guides d'onde~ rectangulaires de dimension~ 43 x 21,5 centimètre~, à une fréquence ~entrale de 500 MHz on peut obtenir une ~ariation de 50 millimètres entre les premier et ~econd élément~ 1 et 2 du joint de dilatatior. sans que le rapport d'ondes stationnaire~ soit afPecté. En barde IV de 12 télévision le rapport d'ondes ~tationnaires d'un joint de dilatation e3t inférieur à 1,02 dan~ une bande de 60 MHz.
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Il a été dit que le plège n'était néce~saire que sur les grands côt~ du joint de dilatation dont bien évidemment le~
dimensions interieures sont les mêmeq que celles das guides d'ondes auxquels il e~t fixé ; cependant les petits côtes des éléments du joint de dilatatlon ~qe déplacent les uns par rapport aux autres ; au~si pour éviter le frottement entre les pièces métalliques on peut interposer entre oes pièces ure plaque en matière plastique.
Le joint de dilatation est rendu etanche au moyen d'une pièce en caoutchouc souple 10 flxée d'une part sur la bride 3 du ~ premier élément et d'autre part sur l'extrémité repliée 7 du - second élément, tout autour du ~oint de dilatation ; un capot métallique 11 9 entourant le premier élément, et constitué de deux parties 12 et 13 pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre lorsque les éléments du joint de dilatation se déplacent, assure à
la foiQ une protection mécanique de la pièce en caoutchouc et 30n maintien en place. En e~Pet le3 guides d'ondes tels que ceux utilise~ dans une station d'émi~qion de télévision sont remplis d'air sec sou~ pression, la pres~ion normale étant de l'ordre de 30 g/cm~ ; sou~ l'effet de cette pression la pièce en caoutchouc ~ q'écarte du joint de dilatationS et en l'absence du capot métal-; lique elle devrait supporter cette pres~ion.
; Sur la figure on a représenté deux vérins à Vi9 14 et 15 qui ~ont chacun Pixés aux éléments 1 et 2 du joint de dilatation.
Ces vérins servent à ~ixer la position relative des éléments 1 et 2 du ~oint de dilatation à la température ambiante, et en particulier à la température à laquelle le montage est e~fectué ; après monta~e ` ces vérin~ devlennent inutiles et ~ont éliminés.
;~ A titre d'exemple, dans l'application à une qtation d'emlssion de télévision, une colonne de 200 mètre~ de guide~
d'ondes comporte succe~sivement, à partir du sommet : au niveau 200 mètres un Joint de dilatation, au niveau 130 mètres un support poids et au-dessous un ~oint de dilatation, au niveau 60 mètres un nouveau support poids et ur. troisième joint de dilatation, au bas du pylône un troisième support poids. Bien entendu les e~fort3 vsrticaux introduits par les supports poids ~ont pris sur des noeuds de triangulation du pylône prévus à cette , ~, .
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ePfet. La colonne de guide d'ondeq est divisée en trois sections, chaque support poidq ay~nt à supporter le poid3 d'un tiers de la colonne, qoit environ 2,5 tonnes pour un guide rectangulaire de dimensions 43 x 21,5 centimètres en aluminium. L'emploi des ~oint3 : 5 de dllatation supprime la nécessité d'avoir un grand rayon de courbure du guide d'onde~ au pied du pylône, pour raccorder le pylône à la tation d'émission proprement dite. Bien entendu cette station étant distante de plu~ieurs dizaine~ de mètres du pylone, le guide d'ondes qui la relie au pylône peut également comporter un ou plusieur~ joints de dilatation.
Bien entendu l'invention n'est pa~ limitée aux joint~ de ~ -dilatation pour guides d'ondes rectangulaires, quelles que soient leurs dimen~ions, et s'applique de manière générale à tout type de -~
guides d'ondes et notamment aux guide~ d'ondes circulaires, et ~;
dans ce dernier cas le piège est bien évidemment oirculaire.
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Lorsque les guide~ d'ondes ont une grande longueur et sont dispos~3 dans une ambiance où le~ difPérences de températures ~ont importantes, co~e les variatlon~ naturelles de la tempé-rature, des oontraintes de dilatation se produisent sur ce~ guide~
d'ondes. C'est le ca~q notamment des station~ émettrices de télévi-sion, où l~s guidas d'ondes sont en aluminium et ~ont placés le long d'une ~tructure en acier, un pylône par exemple, et où il s~t courant de rencontrer des écarts de température de 50C. Pour une longueur de cent mètres, la dilatation dif~érentielle entre le~
guides d'onde~ et la structure en acier est alor~ de soixante millimètres.
15Une solution connue oonsiste à donner, au pied du pylône, un rayon de courbure trè grand au guide d'ondes pour le raccorder à la ~tation émettrice ; les dilatation~ affectent alors ~l le rayor de courbure sans entra;ner de dé~ormations trop importan~
tes du guide d'ondes ; dans une telle solution le guide d'ondes, depuis le pied du pylône ~usqu'à ~on sommet, doit être fixé da manière non rigide à la structure en acier du pylône de façon à ce que la dilatation puisse jouer librement.
On conna~t également de guides d'ondeq qui permettent d'accepter des différences de dilatation, 3urtout dans le cas où la qection des guide~ d'ondes est réduite : ce ~ont des guide~ d'onde souple~ ont une atténuation relativement élevée et il~ sont d'une réali3ation diffioile lorsque les guides d'ondes po~3èdent une grande seotion, comme o'est notamment le ca3 de.~ guides d'onde~
pour les station~ émettrices de télévision.
L'in~ention a pour but de procurer un joint de dila~
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Un joint de dilatation selon l'invention re~endiquée ici comporte essentiellement, en alignement, un premier et un second élement de mêmes dimensions internes que le guide d'ondes et libres de se deplacer longitudinalement l'un par rapport a ~ ~
l'autre. Le joint selon l'invention est caracterise en ce que . ~ :
le premier élement comporte un tube; le second.élément comporte ~ :
un piège établi au moins en partie entre lesdits.éléments et radialement a l'exterieur du premier.element, la longueur electrique dudit piège etant egale à la moitie de la longueur d'onde de la frequence centrale transmise par le guide d'ondes;
en ce que des moyens separent lesdits elements longitudinalement au niveau du piège par une distance qui varie lorsque la lon- ~
gueur du guide d'ondes varie; en ce que le piège est replie de ~.
manière à obtenir deux lignes de transmi~sion ayant même lon-gueur electrique, une première ligne ~tant constituée par un . .
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. ~0 longitudinale du second élement, une seconde ligne etant cons-tituee par un espace compris entre ladite premi~re branche et une seconde branche longitudinale dont une extremité est repliée .:
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et recouvre une extrémité de ladite première branche, la deuxieme ligne ayant une largeur plus grande que celle de la première ligne, donc une impedance plus grande. .~ :
L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre d'un exemple de realisation illustré par la figure ~.
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On!obtient ainsi une premiere ligne 8 entre le premier élément 1 et la premi?re branche 5, et une deuxieme ligne 9 entre les branches.5 et 6. La premiere ligne a une longueur électrique moyenne CD et la deuxieme ligne a une lon-gueur électrique moyenne AB.
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Le plège e~t replié pour diminuer son encombrement, qa longueur électrique moyenne corre~pond au trajet A B C D E. Le~
longueur~ électriques AB et CD sont voiaines du quart de longueur dlonde, le3 longueurs électriqueA~ BC et DE étant petite~ par rapport à la demi-longueur d'onde, de telle ~orte que le court-circuit qui est matériallsé en A 3e trouve reporté en E. Par exemple, pour une Préquence de 600 MHz la demi-longu0ur d'onde eA~t égale à 25 centimètres, et la somme de~ longueurs électrique~ ~C
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entre les impédances des lignes 8 et 9 9 cette variation d'impé-darce est négligeable dans une a~sez large bande de fréquence, del'ordre de 10% de la fréquence centrale, ~oit 1 5% autour de la fréquence centrale transml~e par le guide d'ondes. Le~ ligne~ 8 et 9 ont de~ largeur~ difPérentes et par con~équent de~ impédances dif~érentes La deuxième ligne 9 e~t plu3 large que la première ligne 8 ; le rapport entre leur~ largeurs e~t de l'ordre de 3 ou ~, 4 ; l'impédance de la deuxième ligne 9 e~t donc 3 ou 4 fois plu~
grande que celle de la première ligne 8.
Pour diminuer encore l'encombrement du piège, donc le3 lon ~ur~ de3 ligne~ 8 et 9, celles-ci peuvent être remplies d'un matériau diélectrique tel que par exemple la polyéthylène.
A~in de ne pas introduire de rapport d'ondes ~tation~
naires, avec le piège, il faut que le trajet CD~ soit équivalent au traJet ABC et égal à un quart de longueur d'onde ; bien entendu si certaines partie~ de ces trajet3 ~e trouvent dans le polyéthylène ou dans l'air, il con~ient d'en tenir compte.
A titre d'exemple, ~ur de~ guides d'onde~ rectangulaires de dimension~ 43 x 21,5 centimètre~, à une fréquence ~entrale de 500 MHz on peut obtenir une ~ariation de 50 millimètres entre les premier et ~econd élément~ 1 et 2 du joint de dilatatior. sans que le rapport d'ondes stationnaire~ soit afPecté. En barde IV de 12 télévision le rapport d'ondes ~tationnaires d'un joint de dilatation e3t inférieur à 1,02 dan~ une bande de 60 MHz.
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Le joint de dilatation est rendu etanche au moyen d'une pièce en caoutchouc souple 10 flxée d'une part sur la bride 3 du ~ premier élément et d'autre part sur l'extrémité repliée 7 du - second élément, tout autour du ~oint de dilatation ; un capot métallique 11 9 entourant le premier élément, et constitué de deux parties 12 et 13 pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre lorsque les éléments du joint de dilatation se déplacent, assure à
la foiQ une protection mécanique de la pièce en caoutchouc et 30n maintien en place. En e~Pet le3 guides d'ondes tels que ceux utilise~ dans une station d'émi~qion de télévision sont remplis d'air sec sou~ pression, la pres~ion normale étant de l'ordre de 30 g/cm~ ; sou~ l'effet de cette pression la pièce en caoutchouc ~ q'écarte du joint de dilatationS et en l'absence du capot métal-; lique elle devrait supporter cette pres~ion.
; Sur la figure on a représenté deux vérins à Vi9 14 et 15 qui ~ont chacun Pixés aux éléments 1 et 2 du joint de dilatation.
Ces vérins servent à ~ixer la position relative des éléments 1 et 2 du ~oint de dilatation à la température ambiante, et en particulier à la température à laquelle le montage est e~fectué ; après monta~e ` ces vérin~ devlennent inutiles et ~ont éliminés.
;~ A titre d'exemple, dans l'application à une qtation d'emlssion de télévision, une colonne de 200 mètre~ de guide~
d'ondes comporte succe~sivement, à partir du sommet : au niveau 200 mètres un Joint de dilatation, au niveau 130 mètres un support poids et au-dessous un ~oint de dilatation, au niveau 60 mètres un nouveau support poids et ur. troisième joint de dilatation, au bas du pylône un troisième support poids. Bien entendu les e~fort3 vsrticaux introduits par les supports poids ~ont pris sur des noeuds de triangulation du pylône prévus à cette , ~, .
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Bien entendu l'invention n'est pa~ limitée aux joint~ de ~ -dilatation pour guides d'ondes rectangulaires, quelles que soient leurs dimen~ions, et s'applique de manière générale à tout type de -~
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Claims (6)
1. Joint de dilatation pour guides d'ondes, joint comportant en alignement un premier et un second élément de mêmes dimensions internes que le guide d'ondes et libres de se déplacer longitudinalement l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce que le premier élément comporte un tube; le second élément comporte un piège établi au moins en partie entre lesdits éléments et radialement a l'extérieur du premier élément, la longueur électrique dudit piège étant égale à la moitié de la longueur d'onde de la fréquence centrale transmise par le guide d'ondes; en ce que des moyens séparent lesdits éléments longitu-dinalement au niveau du piège par une distance qui varie lorsque la longueur du guide d'ondes varie; en ce que le piège est replié de manière a obtenir deux lignes de transmission ayant même longueur électrique, une première ligne étant constituée par un espace compris entre le premier élément et une première branche longitudinale du second élément, une seconde ligne étant constituée par un espace compris entre ladite première branche et une seconde branche longitudinale dont une extrémité est repliée et vient en regard de ladite face extérieure du premier élément et recouvre une extrémité de ladite première branche, la deuxième ligne ayant une largeur plus grande que celle de la première ligne, donc une impédance plus grande.
2. Joint de dilatation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une pièce isolante souple entre les éléments afin d'en assurer l'étanchéité, ladite pièce étant fixée d'une part sur une bride du premier élément et d'autre part sur ladite extrémité repliée.
3. Joint de dilatation selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un capot métallique recouvre entière-ment ladite pièce isolante souple, ledit capot comportant deux parties libres de coulisser l'une par rapport à l'autre.
4. Joint de dilatation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est de section rectangulaire et que le piège est établi sur chacun des grands cotes de ladite section rectangulaire.
5. Joint de dilata-tion selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une plaque en matière plastique est interposée entre chacun des petits côtés des premier et second éléments.
6. Joint de dilatation selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que les deux éléments sont réunis par des vérins afin de les maintenir, pour le montage, à une distance déterminée, cette distance étant fonction de la température ambiante, et des moyens pour éliminer lesdits vérins après raccordements des éléments au guide d'ondes.
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