Installation <B>de</B> transmission <B>d'ondes ultracourtes</B> La présente invention a pour objet une installation de transmission d'ondes ultra- courtes.
Dans les brevets suisses N,- 307826 et 314176, on a décrit un principe nouveau de transmission par lignes à bandes conduc trices comprenant dans sa forme la plus simple deux conducteurs (le premier étant appelé conducteur de ligne et le second conducteur de terre ) situés très près l'un de l'autre et pratiquement parallèles.
Le conduc teur dit conducteur de terre , qui peut être à un potentiel de terre ou à tout autre potentiel donné, est de préférence plus large que le con ducteur de ligne, de manière que sa surface produise effectivement une image réfléchie du conducteur de ligne, d'où il résulte que la dis tribution des "champs électrique et magnétique entre ces conducteurs est pratiquement sem blable à la distribution de ces champs entre un conducteur et le plan neutre d'un système parallèle à deux conducteurs, théoriquement parfait. De faibles variations dans la dimen sion et la forme du conducteur de ligne peu vent provoquer des variations dans l'impédance caractéristique du système, mais la distribution du champ par rapport au conducteur de terre n'est matériellement pas affectée ou, si elle l'est, se stabilise rapidement d'elle-même.
De même certaines variations dans la surface du conducteur de terre n'affectent pas matérielle ment la distribution du champ par rapport à ladite surface, du fait que ces variations se neutralisent mutuellement ou n'affectent pas défavorablement, durant une période appré ciable, la distribution du champ entre les deux conducteurs. Au moyen de ce système, les ondes ultracourtes peuvent se propager prati quement suivant le mode TEM, du fait qu'elles circulent à la surface des faces disposées en regard l'une de l'autre des conducteurs.
L'un des buts de la présente invention est de prévoir des filtres à cavité pouvant être utilisés avec de telles lignes.
L'installation selon la présente invention qui comprend une ligne de transmission ayant un premier conducteur et un second conduc teur disposés de façon parallèle et à une dis tance égale à une petite fraction d'un quart de la longueur d'onde, le second conducteur étant plus large que le premier, de manière à cons tituer une surface conductrice sensiblement plane très près dudit premier conducteur, est caractérisée par un résonateur à cavité, une paroi de ce résonateur présentant une ouver ture, le tout étant agencé de manière que l'es pace situé entre lesdits premier et second con- ducteurs soit en communication avec ladite cavité, par ladite ouverture.
Des formes d'exécution de l'objet de la présente invention seront décrites, à titre d'exemple, dans la description suivante, qui est faite en regard des dessins annexés dans lesquels la fig. 1 montre une vue en coupe longi tudinale d'une combinaison d'un résonateur à cavité du type coaxial couplé à une ligne de transmission à bandes conductrices ; la fig. 2 montre une vue en coupe trans versale faite suivant la ligne .2-2 de la fig. 1 ; la fig. 3 montre une vue en plan d'une ligne à bandes conductrices à laquelle est couplé un résonateur à cavité, à travers le conducteur de terre de ladite ligne ;
les fig. 4 et 5 montrent des vues en coupe transversale faites suivant les lignes 4-4 et 5-5 de la fig. 3 ; la fig. 6 montre une vue en plan d'une com binaison d'un système de transmission à ligne à bandes conductrices et d'un dispositif de filtre à cavité et à couplage multiple.
la fig. 7 montre une vue en coupe trans versale faite suivant la ligne 7-7 de la fig. 6 ; et la fi-. 8 montre une vue fragmentaire en plan, d'une extrémité adaptée de l'une des li gnes de transmission.
Si l'on se réfère maintenant aux fi-.<B>1</B> et 2, on voit une ligne pour la transmission des ondes ultracourtes du type à circuit imprimé et comprenant un premier conducteur ou con ducteur de ligne 1 et un second conducteur ou conducteur de terre 2 séparés par une couche de substance isolante. La substance conductrice peut être appliquée sur la couche d'isolant (qui peut être en polystyrène, en poly éthylène, en la substance connue sous le nom de marque Teflon , ou en tout autre iso lant flexible de haute qualité diélectrique) sous la forme d'une peinture ou d'une .encre con ductrice.
En variante, la substance conductrice peut être déposée chimiquement, pulvérisée à travers un pochoir ou saupoudrée sur des surfaces choisies et préparées de l'isolant selon les techniques connues des circuits imprimés. Pour des tronçons de ligne relativement courts, les bandes conductrices peuvent être coupées et appliquées sur l'isolant par étampage. Com me dans certains procédés pour la fabrication des câbles, l'isolant peut être extrudé et recou vert, simultanément ou ultérieurement, sur ses deux faces, d'une bande de substance conduc trice de l'épaisseur et de la largeur désirées.
Lorsque les deux revêtements sont de même largeur et que l'on désire réduire la largeur de l'un d'entre eux, on peut recouvrir les por tions des deux revêtements qui doivent être conservées d'une substance chimiquement inerte, les parties devant être supprimées res tant exposées, on plonge ensuite l'ensemble dans un bain décapant ce quia pour effet de supprimer les portions exposées des revête ments conducteurs. Bien que les deux revête ments conducteurs 1 et 2 soient montrés com me étant pratiquement de section rectangulaire, ils peuvent se présenter sous des formes dif férentes à condition que l'un des conducteurs présente une surface plane par rapport à l'au tre conducteur.
De préférence, le conducteur de terre est deux ou trois fois plus large que le conducteur de ligne 1, bien que si ces deux conducteurs sont presque égaux, ils peuvent, lorsqu'ils sont imprimés sur une feuille de subs tance diélectrique, fonctionner d'une manière à peu près similaire. De tels systèmes à con ducteurs parallèles présentent quelques incon vénients parmi lesquels se trouve une tendance à émettre des radiations.
Pour un rapport des largeurs du conducteur de ligne et du conduc teur de terre égal à 1 à 3, on a remarqué que le champ électrique concentré varie d'environ 95 % à 99 fl/o. De ce qui précède, il apparaît clairement qu'un conducteur de terre étroit, mais légèrement plus large que le conducteur de ligne, peut être utilisé sans provoquer de pertes importantes par radiation ;
lorsqu'il peut être deux ou trois fois plus large que le con ducteur de ligne, on obtient des lignes de trans mission présentant des pertes très faibles. Pour de plus amples détails relatifs à la construc- tion de telles lignes<I>HF</I> à conducteur de ligne sur conducteur de terre, on pourra se référer au brevet suisse No 307826.
Il ressort clairement de la description pré cédente qu'un tel dispositif conducteur est semblable à un guide d'ondes rectangulaire, et cela plus spécialement lorsque le conducteur de ligne se présente sous la forme d'une bande plate. Que le conducteur de ligne soit rond, ovale ou plat, la propagation des ondes présente une polarisation prédominante, c'est-à-dire que les lignes électriques de force 4 sont pratique ment perpendiculaires aux surfaces opposées des conducteurs de ligne et de terre, là où le champ est concentré.
De ce fait, on compren dra que l'écartement entre les deux conduc teurs est égal à une petite fraction d'un quart de la longueur d'onde des ondes ultracourtes qui s'y propagent, et que cet écartement est habituellement inférieur au diamètre ou à la largeur du conducteur de ligne 1, donnant ainsi une concentration élevée du champ électrique directement au-dessous du conducteur de ligne.
Revenons maintenant au dessin. Le réso nateur à cavité montré aux fig. 1 et 2 est du type coaxial et comporte une paroi cylindrique 4 pourvue de parois d'extrémités 5 et 6 et un conducteur central 7. Un piston d'accord 8 est disposé à une extrémité de la cavité. La pa roi cylindrique 4 comporte deux ouvertures 9 et 10 afin de permettre le couplage à la li gne à bandes conductrices. ,Les conducteurs de terre des lignes sont connectés à la paroi 4 tandis que le conducteur de ligne 1 se prolonge, à travers l'ouverture 9, à l'intérieur de la ca vité, constituant ainsi une sonde 11 disposée parallèlement au champ électrique.
L'ouver ture 9 est obstruée au moyen d'une substance diélectrique 12 qui peut faire corps avec l'ex trémité de la substance diélectrique 3 disposée entre les conducteurs 1 et 2. L'ouverture 10 se trouve près de l'une des extrémités du réso nateur coaxial, à l'endroit où le champ magné tique est le plus intense. Le conducteur de li gne 1 s'étend à travers l'ouverture 10 et forme une boucle comme indiqué en 13 pour le cou plage avec le champ magnétique. L'ouverture 10 est également obstruée par de la substance diélectrique 14.
La sonde 11 et la boucle 13 sont mon trées à la fig. 1 pour illustrer des manières suivant lesquelles la ligne de transmission à bandes conductrices peut être couplée aux champs électrique et magnétique d'une cavité. Lorsque deux de ces lignes sont couplées à la même cavité, elles peuvent être identiques, de façon à réaliser un couplage avec le même champ ou bien elles peuvent être disposées ainsi que le montre la figure de manière que l'une soit couplée au champ électrique et l'au tre au champ magnétique.
Sur la fig. 2, les substances diélectriques 3 et 12 ont été omises, de façon à montrer la concentration du champ électrique entre les conducteurs 1 et 2. On observera que ce champ est fortement concentré entre les sur faces disposées face à face, des deux conduc teurs et que la surface étendue du conducteur de terre minimise la dispersion. L'orientation du champ varie à l'intérieur de la cavité de manière à devenir parallèle à celui de ladite cavité.
La combinaison d'un résonateur à cavité et d'une ligne à bandes conductrices montrée aux fig. 3, 4 et 5 illustre une autre méthode pratique pour effectuer le couplage entre le ré sonateur et la ligne. Le résonateur 15, qui en soi peut être cylindrique, rectangulaire, ou de toute autre forme, est fixé au conducteur de terre 2a ou situé très près de lui. Une ouver ture 16 ménagée à travers le conducteur 2a et dans la paroi du résonateur établit une communication entre la cavité et les régions du champ électrique concentré de la ligne. L'axe de l'ouverture 16 traverse le conducteur de ligne la comme on peut le voir d'après les fig. 3 et 5.
Le degré de couplage entre la ligne et le résonateur est déterminé par la di mension et la situation de l'ouverture 16 par rapport à l'espace situé au-dessous du con ducteur la. Plus l'ouverture est petite, plus le couplage est faible. Pour un couplage serré ou fort, il est préférable que le diamètre ou la lar geur de l'ouverture- 16 soit légèrement plus grand que la largeur du conducteur de ligne 1a. L'ouverture 16 peut naturellement être d'une forme quelconque soit ronde, soit rectangu laire, ou de toute autre forme désirée. Le ré sonateur peut naturellement être pourvu d'un piston d'accord 17.
Les fig. 6 et 7 montrent un filtre à plu sieurs cavités couplé à une ligne à bandes con ductrices. Le filtre comprend, suivant la pré sente illustration, quatre cavités 18, 19, 20 et 21 couplées en série par des ouvertures 22, 23 et 24 selon la pratique bien connue. Chaque cavité est pourvue d'une vis d'accord 25. Les cavités d'extrémités 18 et 21 sont couplées à la ligne à bandes conductrices suivant la ma nière utilisée dans l'exemple montré aux fig. 3 à 5. La cavité d'extrémité 18 présente une ouverture 26 ménagée dans le conducteur de terre 2b qui forme une paroi commune avec la série des cavités. La cavité 21 est couplée de façon semblable au moyen d'une ouverture 27 ménagée dans le conducteur de terre 2b.
Ces ouvertures 26 et 27, adjacentes aux régions situées directement sous le conducteur de ligne lb peuvent être remplies par la substance di électrique 3b. Cependant la substance diélec trique peut être omise dans ces parages, sauf si l'on préfère la conserver afin de fermer com plètement les ouvertures 26 et 27, pour éviter la pénétration de corps étrangers. Les extré- mitées 28 des conducteurs lb se prolongent latéralement par des plaquettes qui sont di- mensionnées de façon à constituer des char ges adaptées pour la ligne.
Si on le désire, ces extrémités peuvent être terminées par un tam pon de substance résistive 29 comme montré à la fig. 8, ce tampon étant conformé comme indiqué, de façon à produire une transition d'extrémité de caractéristique désirée. Le tam pon 29 peut recouvrir le conducteur lb ou peut être placé au-dessous de celui-ci, comme on le désire.
En variante, les ouvertures de couplage qui sont ménagées dans la paroi d'extrémité des résonateurs montrés aux fig. 3 à 7, peuvent être situées dans une portion différente des pa rois de ces résonateurs, suivant le mode d'exci tation et le couplage désirés. Le couplage en tre les lignes de transmission et les cavités d'ex- trémités du filtre à cavités couplées en série des fig. 6 et 7 peut être effectué par une sonde et/ou une boucle de couplage telles que celles montrées à la fig. 1, si on le désire.