EP0375506A1 - Câble semi-rigide de transmission d'ondes hyperfréquence - Google Patents

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EP0375506A1
EP0375506A1 EP89403439A EP89403439A EP0375506A1 EP 0375506 A1 EP0375506 A1 EP 0375506A1 EP 89403439 A EP89403439 A EP 89403439A EP 89403439 A EP89403439 A EP 89403439A EP 0375506 A1 EP0375506 A1 EP 0375506A1
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EP
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dielectric
width
line
semi
conductors
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EP89403439A
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EP0375506B1 (fr
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André Champeau
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08—Microstrips; Strip lines
    • H01P3/085—Triplate lines

Definitions

  • the present invention relates to a semi-rigid cable intended for the transmission of microwave waves, such as waves used for example in radars or for cable broadcasting of television, in particular high definition digital television.
  • the radar antennas that are tending more and more to be produced today are active antennas sampled on the surface, and therefore consist of a very large number of elementary modules, active and radiating, each of these modules comprising a transmitter and a own elementary receiver.
  • a radar antenna of this type the dimensions of which, in width and in height, are generally several meters each, can comprise up to several thousand of these elementary transceiver modules.
  • the signals picked up by these elementary receivers must also be able to be routed back to the processing installation, whether of analog or digital type.
  • Cables satisfying such constraints may also be required in the future to equip high definition digital television broadcasting networks.
  • the necessary bandwidths will be so high that it is to be expected to encounter great difficulties in finding sufficient radio channels without causing interference: it might therefore be necessary to fall back on a cable broadcast, if we wants to be able to obtain a satisfactory quality for the signals received by the users, as well as a sufficient broadcasting radius.
  • the most common microwave cable is the coaxial cable with braided metal sheath.
  • This kind of cable is only free from crosstalk if it is double sheathed. It therefore comprises a central conductor with circular section, surrounded by a dielectric itself surrounded by two superimposed braided metal sheaths, with a conventional high density braid, the assembly being of course encased in an insulating external sheath, capable of ensuring mechanical protection and sealing.
  • These conventional cables are not, however, perfectly suited, mainly because of contact noises, called “braid noises", which tend to appear in the two superimposed braids.
  • These braid noises which occur in particular during vibrations or other movements of the cable, are detrimental to the good transmlsslon of microwave waves.
  • the quality of the contacts between the two braided sleeves changes over time, especially in cable ends.
  • the known solution which is currently the most satisfactory from the performance point of view, consists in using semi-rigid coaxial cables which consist of a solid metallic central core surrounded by a dielectric, which is generally a dielectric with low losses such as polyethylene or PTFE, itself being coated with an external conductor of solid copper.
  • this cable is very expensive and it can only be produced on an industrial scale for limited lengths. It therefore lends itself poorly to the aforementioned applications, where it is necessary to install very large amounts of cable length. It also has the drawback of using fairly expensive connectors at each end. Finally, it does not lend itself well to the multiple transmission of auxiliary service signals (telephone channels, test report signals on distant equipment, etc.).
  • the invention aims to remedy these drawbacks.
  • this cable comprising at least: . a solid central conductor, which can be a conventional conductor with circular section, but which is preferably constituted by a metallic strip; . a dielectric which coats this central conductor; the section of this dielectric has a general quasi-rectangular shape, with two large flat outer faces and placed symmetrically and on either side of the central conductor so as to form the dielectric part of a line of the triplate type; .
  • two outer conductive layers consisting of continuous metallic ribbons respectively covering at least the major part in width of each of the two large flat faces of the quasi-rectangular section of the dielectric, so as to constitute a triplate line with the central conductor and the dielectric; and . at least one metal shielding sheath surrounding this triplate line.
  • each of the outer conductive layers of metallic strip of the triplate line is generally several times greater, and preferably of the order of three times greater, that is to say the spacing between these two outer planar conductors (i.e. i.e. the thickness of the dielectric), or the width of the central conductor (taken in the median plane of the triplate line, parallel to these plane conductors) in the case where this width is greater than the aforementioned spacing between the conductors exterior shots.
  • the thickness of the dielectric is of course chosen so that the triplate line has the desired characteristic impedance.
  • the thickness of the dielectric is of the same order of magnitude as the width of the central conductor taken in the median plane of the triplate line, that is to say the central plane parallel to the outer planar conductors of this triplate line.
  • this thickness of the dielectric is chosen to be substantially equal to this width of the central conductor.
  • the aforementioned shielding sheath practically directly covers the three-plate line.
  • the dielectric is advantageously of greater width (preferably slightly greater) than that of the two flat outer conductors of the triplate line, and the edges of the rectangle which constitutes the section of this dielectric are rounded in the part of this rectangle which is external to these planar conductors, so as to conform to the shape of the shielding sheath.
  • this microwave cable further comprises, between the triplate line and the aforementioned shielding sheath, a sheath made of material absorbing for microwave waves in the spectrum of use of the cable where higher modes can spread there.
  • the outer section of this absorbent sheath preferably has an elliptical shape, the major axis of the ellipse being substantially coincident with the median plane of the triplate line, which is parallel to the two outer plane conductors of this line.
  • this semi-rigid cable for microwave contains, in this first embodiment: .
  • These two bands 2, 3 are identical and they are shaped so that, placed one on the other as shown, they tightly and symmetrically enclose the central conductor 1, thus forming a dielectric whose section has the general appearance of a rectangle with rounded edge.
  • the total thickness e of the dielectric 1, 2 thus formed is chosen here substantially equal to the width a of the strip 1, this thickness e (and therefore the width a) being that necessary to form a three-ply line of desired characteristic impedance.
  • the edges 4 of the rectangle forming the section of the dielectric are rounded as shown. .
  • Two identical outer conductive layers 5, 6, each consisting of a metallic strip and a good conductor. Each of these ribbons has one of the flat outer faces of the dielectric 2, 3 and is therefore parallel to the plane X containing the central ribbon 1.
  • the two ribbons 5, 6 typically have a width L1 equal to or greater than three times the width a of the ribbon central 1, and they constitute with the latter and with the dielectric 2, 3 a triple line of desired characteristic impedance.
  • the flat outer faces of the two dielectric strips 2, 3 have the same width L1 as these strips 5, 6, the latter therefore ending, in the transverse direction, at the birth of the rounded 4 of the external angles of the "rectangle" which forms the cross section of the dielectric 2, 3. .
  • this sheath 7 consists of a conventional metallic braid; it could just as easily be made up of a continuous metallic ribbon folded in the longitudinal direction around the aforementioned triplate line, and closed by crimping.
  • a conventional external mechanical protection sheath 8 made of flexible plastic, capable of sealing the cable and protecting it against shocks or other external aggressions. This sheath coats the shielding sheath 7.
  • this cable is capable of propagating a microwave wave according to the first guided mode, which is the electro-magnetic transverse mode represented by the arrows in FIG. 2.
  • the two electric field vectors E1, E2 are only truly equal and opposite only at a sufficient distance from the center line 1: it is only at this distance that we can be sure that they cancel each other out and do not therefore generate an electric field leak out of the triple line. This is why the width L1 of the outer strips 5, 6 is chosen to be much greater than the width a of the central strip 1.
  • This frequency is given by the formula: in which c is the speed of light, ⁇ r is the relative dielectric constant of the dielectric material, and L2 is the maximum width of the dielectric strips.
  • this parasitic mode introduces intolerable disturbances, so that the bandwidth of the cable of FIG. 1 is practically limited in value by this frequency F. This is why the width L2 should not be chosen too large either, so as not to reduce the width of this bandwidth too much: the value L1 ⁇ 3 a was chosen in this example of execution.
  • the value of L1 can be chosen equal to 3 times the greater of the two values a and e.
  • the outer shielding sheath 7 does not participate in the propagation of the radio wave, as is the case for cables of the prior art - It is an ordinary shielding sheath which has the function of increasing the radioelectric sealing performance of the cable with respect to crosstalk and interference: it creates a final barrier to radiation towards the outside, and it is used for the rejection of signals coming from the outside.
  • This sheath can be imprecise in its realization, because it does not participate in the definition of the characteristic impedance of the line, and that it is not likely to contribute to the generation of amplitude and phase. It can therefore be a cheap sheath.
  • the rounded edges 4 of the dielectric plates 2, 3 are intended to accommodate the mechanical constraints of producing the shielding sheath 7. It would indeed be difficult to obtain a metal shielding which is shaped around a rod to rectangular section with sharp corners: the role of rounding 4 is to avoid this difficulty, and therefore to allow easy installation of a metal shield having rounded edges, and therefore without sharp corners.
  • the cable which has just been described can be produced at very low cost, using continuous drawing and extrusion techniques.
  • the two above-mentioned field vectors E1 and E2 may each have a slightly different amplitude, and they may then give rise to a small field component of absolute value (E1 - E2), which tends to flee towards outside. This component can give rise to a propagation by parasitic mode for the frequencies higher than the frequency F defined above and leading to absorptions by resonances.
  • FIGS. 3 and 4 represent a second embodiment of this cable, more sophisticated and therefore more expensive, which has the advantage of overcoming the aforementioned drawbacks of the cable of FIG. 1.
  • This cable is therefore with a wider band than the previous one, and its absorption of the small leakage component in the event of asymmetry is much more satisfactory. It can also fulfill a function of absorbing harmonics filter at frequencies higher than the cutoff frequency F of the first parasitic propagation mode.
  • This second cable differs from the previous essentially by the fact that it comprises, between the triplate line (1, 2, 3, 5, 6) and the metal shielding sheath 7 (which is shown in this case, by way of illustration, as a conventional sheath consisting of a metal band wound on a lathe around its longltudinal axis and set in 10), a relatively thick additional sheath 9, made of material absorbing for microwave waves in the whole spectrum of frequencies above the frequency of breaking of the first parasitic mode which can propagate in the cable.
  • the material used for the sheath 9 is for example a rubber loaded with graphite, or a rubber loaded with finely divided metal oxide particles. It is in any case constituted by a very bad dielectric material.
  • This absorbent sheath 9 can advantageously be obtained by extrusion of a charged plastic or by helical wrapping of such a plastic. Its external shape is preferably elliptical as shown, the major axis of the ellipse then being merged with the median plane X of the triplate line, which contains the central conductor 1.
  • the useful volume of the absorbent sheath 9 is indeed located around the two edges of the triplate line and, for a matter of economy of material and less weight, it is advisable to adopt, for the section of the sheath 9, a solution for which the maximum of absorbent material is located around the lips of the outer conductors 5 and 6.
  • a rounded shape is desirable to allow easy production of the shielding sheath 7.
  • the suitable elliptical shape meets these requirements, and has the advantage of being a simple shape, which closes progressive and continuous manner, and which makes the sheath 9 easy to manufacture by drawing or extrusion.
  • Such a cable structure allows: - to obtain noise and stability characteristics as good as those of semi-rigid coaxial cables with closed solid external conductor, which themselves do not lend themselves to the continuous wiring; - to obtain radioelectric sealing characteristics as good or better than that of coaxial cables with double braided outer conductive sheath; - to have a good mechanical and radioelectric adaptation to the plane terminal structures, for example of the triplate, microstrip and printed circuit type; - to use a production method in automated continuous process, allowing the realization of very long lengths as well as reduced costs; - to operate a relatively large number of separate auxiliary, service or other channels, for signals of different natures and frequencies, for example, in the case of the cable according to FIG. 3: .
  • the invention is not limited to the two exemplary embodiments which have just been described, and the cable is capable of being produced in other equivalent forms, but always comprising a three-plate line shaped to have no leakage from the field of the fundamental mode to the outside and at least one ordinary shielding surrounding this triplate line.
  • the flat ribbon constituting the central conductor with an ordinary conductor with cylindrical section.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

Câble semi-rlgide destiné à la transmission des micro-ondes telles que celles utilisées pour les radars ou la télévision numérique.
Il comporte une ligne triplaque, avec diélectrique (2, 3) à section quasi-rectangulaire, conducteur central (1) de largeur (a) proche de l'épaisseur (e) du diélectrique, et rubans conducteurs extérieurs (5, 6) de largeur (L₁) sensiblement supérieure à celle du conducteur central. Cette ligne triplaque est avantageusement entourée d'une gaine absorbante 9. L'ensemble est protégé par un blindage métallique ordinaire (7) et par une protection mécanique extérieure classique (8).

Description

  • La présente invention se rapporte à un câble semi-rlgide destiné à la transmission des ondes hyperfréquence, telles que les ondes utilisées par exemple dans les radars ou pour la diffusion par câble de la télévision, notamment la télévision numérique de haute définition.
  • Les antennes de radar que l'on tend de plus en plus à réaliser actuellement sont des antennes actives échantillonnées en surface, et donc constituées d'un très grand nombre de modules élémentaires, actifs et rayonnants, chacun de ces modules comportant un émetteur et un récepteur élémentaires propres. Une antenne de radar de ce type dont les dimensions, en largeur et en hauteur, sont généralement de plusieurs mètres chacune, peut comprendre jusqu'à plusieurs milliers de ces modules émetteur-récepteur élémentaires.
  • Pour ce genre d'antenne, il faut pouvoir acheminer, au moyen d'un nombre de câbles de transmission d'ondes hyperfréquence au moins égal au nombre de modules, sur ce réseau d'émetteurs et de récepteurs :
    . d'une part les signaux de pilotage pour l'émission,
    . d'autre part les signaux de démodulation (le signal de l'oscillateur local pour la fonction de réception).
  • Les signaux captés par ces récepteurs élémentaires doivent en outre pouvoir être acheminés en retour vers l'installation de traitement, qu'elle soit de type analogique ou de type numérique.
  • Il est donc nécessaire d'équiper ce genre d'antenne d'un réseau de câbles de distribution de signaux hyperfréquence, qui peut au total nécessiter l'utilisation de plusieurs kilomètres de câbles de ce type pour une même antenne.
  • Ces câbles de transmission sont soumis à des contraintes et exigences sévères. Ils doivent être totalement exempts de diaphonie l'un par rapport à l'autre. Ils doivent être parfaitement blindés vis-à-vis de l'extérieur, afin en particulier de leur éviter de capter des signaux parasites ou d'être sensibles à des brouillages ou des interférences. Afin de parfaitement conserver les lois de phase de l'illumination, ils ne doivent pas avoir de bruits de phase : leur phase doit être stable et répétitive en dépit des démontages, transports, et remontages.
  • Des câbles satisfaisant de telles contraintes pourraient également être nécessaires à l'avenir pour équiper les réseaux de diffusion de télévision numérique à haute définition. Les bandes passantes nécessaires seront si élevées qu'il faut s'attendre à rencontrer de grosses difficultés pour trouver des canaux hertziens en nombre suffisant sans provoquer des interférences : il pourrait par suite être nécessaire de se rabattre sur une diffusion câblée, si l'on veut pouvoir obtenir une qualité satisfaisante pour les signaux reçus par les utilisateurs, ainsi qu'un rayon de diffusion suffisant.
  • Le câble hyperfréquence le plus répandu est le câble coaxial à gaine métallique tressée. Ce genre de cable n'est exempt de diaphonie que s'il est à double gaine. Il comporte par suite un conducteur central à section circulaire, entouré d'un diélectrique lui-même entouré par deux gaines métalliques tressées superposées, à tresse de haute densité classique, l'ensemble étant bien entendu enrobé dans une gaine externe isolante, apte à assurer la protection mécanique et l'étanchéité. Ces câbles classiques ne conviennent cependant pas parfaitement, en raison surtout des bruits de contact, dits "bruits de tresse", qui tendent à apparaître dans les deux tresses superposées. Ces bruits de tresse, qui interviennent en particulier lors des vibrations ou autres déplacements du câble, sont préjudiciables à la bonne transmlsslon des ondes hyperfréquence. Par ailleurs, la qualité des contacts entre les deux gaines tressées évolue dans le temps, surtout aux extrémités de câble.
  • En outre, ces câbles sont sujets à des bruits de phase qui sont dans certains cas assez préjudiciables. Enfin, après une flexion de câble ou un cycle en température, le mouvement des deux gaines tressées n'est pas forcément inverse, de sorte que l'on assiste à des révolutions de caractéristiques. Ce câble classique à double- gaine tressée n'est donc pas techniquement vraiment satisfaisant pour l'utilisation souhaitée.
  • La solution connue, qui est actuellement la plus satisfaisante du point de vue des performances, consiste à utiliser des câbles coaxiaux semi-rigides qui sont constitués d'une âme centrale métallique pleine entourée d'un diélectrique, qui est en général un diélectrique à faibles pertes tel que le polyéthylène ou le PTFE, lui-même étant enrobé d'un conducteur extérieur en cuivre massif.
  • Ce type de câble coaxial à gaine métallique massive se prête cependant mal à la fabrication par tréfilerie continue. Pour certaines dimensions de câble sont utilisées des solutions consistant à fabriquer ce conducteur extérieur en enroulant une bande de tôle autour de son axe longitudinal de façon à la positionner bord à bord, puis en soudant en continu ces deux bords. Le câble est avantageusement corrugué pour faciliter les mises en forme.
  • Quoi qu'il en soit, ce câble est très coûteux et il ne peut être réalisé à l'échelle industrielle que pour des longueurs limitées. Il se prête donc mal aux applications précitées, où il est nécessaire d'implanter de très grandes quantités de longueur de câble. Il a en outre pour inconvénient de faire appel à chaque extrémité à des connecteurs assez coûteux. Il se prête enfin mal à la transmission multiple de signaux de service auxiliaires (voies téléphoniques, signaux de compte-rendu de tests sur un matériel éloigné, etc...).
  • L'invention vise à remédier à ces inconvénients.
  • Elle se rapporte à cet effet à un câble semi-rigide destiné à la transmission des ondes hyperfréquences, ce câble comportant au moins :
    . un conducteur central plein, qui peut être un conducteur classique à section circulaire, mais qui est préférentiellement constitué par un ruban métallique ;
    . un diélectrique qui enrobe ce conducteur central ; la section de ce diélectrique a une allure générale quasi-rectangulaire, avec deux grandes faces extérieures planes et placées symétriquement et de part et d'autre du conconducteur central de manière à former la partie diélectrique d'une ligne du genre triplaque ;
    . deux couches conductrices extérieures, constituées de rubans métalliques continus revêtant respectivement au moins la majeure partie en largeur de chacune des deux grandes faces planes de la section quasi-rectangulaire du diélectrique, de façon à constituer une ligne triplaque avec le conducteur central et le diélectrique ; et
    . au moins une gaine métallique de blindage entourant cette ligne triplaque.
  • La largeur de chacune des couches conductrices extérieures en ruban métallique de la ligne triplaque est en général de plusieurs fois supérieure, et préférentiellement de l'ordre de trois fois supérieure, soit à l'espacement entre ces deux conducteurs plans extérieurs (c'est-à-dire à l'épaisseur du diélectrique), soit à la largeur du conducteur central (prise dans le plan médian de la ligne triplaque, parallèle à ces conducteurs plans) au cas où cette largeur est supérieure à l'espacement précité entre les conducteurs plans extérieurs. L'épaisseur du diélectrique est bien entendu choisie pour que la ligne triplaque soit d'impédance caractéristique voulue.
  • En pratique, pour les diélectriques les plus employés et pour les impédances caractéristiques courantes, l'épaisseur du diélectrique est du même ordre de grandeur que la largeur du conducteur central prise dans le plan médian de la ligne triplaque, c'est-à-dire le plan central parallèle aux conducteurs extérieurs plans de cette ligne triplaque. Par exemple, cette épaisseur du diélectrique est choisie sensiblement égale à cette largeur du conducteur central.
  • Selon une première forme de réalisation, la gaine de blindage précitée recouvre pratiquement directement la ligne triplaque. Dans ce cas, le diélectrique est avantageusement de largeur supérieure (préférentiellement légèrement supérieure) à celle des deux conducteurs extérieurs plans de la ligne triplaque, et les bords du rectangle qui constitue la section de ce diélectrique sont arrondis dans la partie de ce rectangle qui est extérieure à ces conducteurs plans, de manière à épouser la forme de la gaine de blindage.
  • Selon une autre forme de réalisation, plus performante quoique plus onéreuse, ce câble hyperfréquence comporte en outre, entre la ligne triplaque et la gaine de blindage précitée, une gaine en matériau absorbant pour les ondes hyperfréquence dans le spectre d'utilisation du câble où des modes supérieurs peuvent s'y propager. La section extérieure de cette gaine absorbante a préférentiellement une allure elliptique, le grand axe de l'ellipse étant sensiblement confondu avec le plan médian de la ligne triplaque, qui est parallèle aux deux conducteurs plans extérieurs de cette ligne.
  • L'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, au cours de la description suivante de deux exemples non limitatifs de réalisation de ce câble semi-rigide pour ondes hyperfréquence, en référence au dessin schématique annexé dans lequel ;
    • - Figure 1 est une vue en perspective écorchée d'une première forme de réalisation du câble ;
    • - Figure 2 est une vue en coupe transversale selon II-II de figure 1 ;
    • - Figure 3 est une vue en perspective écorchée d une seconde forme de réalisation de ce câble ; et
    • - Figure 4 est une vue en coupe transversale selon IV-IV de figure 3.
  • En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, ce câble semi-rigide pour mlcro-ondes comporte, dans cette première forme de réalisation :
    . Un conducteur central 1, constitué d'un ruban métallique continu, bon conducteur, de largeur a.
    . Deux bandes 2, 3, en matériau diélectrique semi-rigide à faibles pertes, tel qu'un polyéthylène. Ces deux bandes 2, 3 sont identiques et elles sont conformées pour que, posées l'une sur l'autre comme représenté, elles enserrent étroitement et symétriquement le conducteur central 1, formant ainsi un diélectrique dont la section a une allure générale de rectangle à bord arrondis. L'épaisseur totale e du diélectrique 1, 2 ainsi formé est choisie ici sensiblement égale à la largeur a du ruban 1, cette épaisseur e (et donc la largeur a) étant celle nécessaire pour former une ligne triplaque d'impédance caractéristique voulue. Les bords 4 du rectangle formant la section du diélectrique sont arrondis comme représenté.
    . Deux couches conductrices extérieures identiques 5, 6, constituées chacune d'un ruban métallique et bon conducteur. Chacun de ces rubans revêt une des faces extérieures planes du diélectrique 2, 3 et est donc parallèle au plan X contenant le ruban central 1. Les deux rubans 5, 6 ont typiquement une largeur L1 égale ou supérieure à trois fois la largeur a du ruban central 1, et ils constituent avec ce dernier et avec le diélectrique 2, 3 une ligne triplaque d'impédance caractéristique voulue. Les faces extérieures planes des deux bandes diélectriques 2, 3 ont la même largeur L1 que ces rubans 5, 6, ces derniers se terminant donc, dans le sens transversal, à la naissance des arrondis 4 des angles extérieurs du "rectangle" qui forme la section du diélectrique 2, 3.
    . Une gaine ordinaire de blindage 7, qui entoure étroitement cette ligne triplaque 1, 2-3, 5, 6. Dans cet exemple, cette gaine 7 est constituée d'une tresse métallique classique ; elle pourrait aussi bien être classiquement constituée d'un ruban métallique continu replié dans le sens longitudinal autour de la ligne triplaque précitée, et refermé par sertissage.
    . Une gaine de protection mécanique extérieure classique 8, en matière plastique souple, apte à assurer l'étanchéité du câble et sa protection contre les chocs ou autres agressions extérieures. Cette gaine enrobe la gaine de blindage 7.
  • Ainsi constitué, ce câble est apte à propager une onde hyperfréquence selon le premier mode guidé, qui est le mode transverse électro-magnétique représenté par les flèches sur la figure 2. Dans le sens transversal, les deux vecteurs champ électrique E1, E2 ne sont véritablement égaux et opposés qu'à une distance suffisante de la ligne centrale 1 : ce n'est qu'à cette distance que l'on peut être assuré qu'ils s'annulent et n'engendrent par suite pas de fuite de champ electrique vers l'extérieur de la ligne triplaque. C'est pourquoi la largeur L1 des rubans extérieurs 5, 6 est choisie nettement supérieure à la largeur a du ruban central 1.
  • Il convient de remarquer qu'une telle propagation n'est possible sans parasites que si la fréquence de l'onde électromagnétique est inférieure à la fréquence de propagation du premier mode parasite supérieur.
  • Cette fréquence est donnée par la formule :
    Figure imgb0001
     dans laquelle c est la vitesse de lumière, εr est la constante diélectrique relative du matériau diélectrique, et L2 est la largeur maximale des bandes de diélectrique. Au dessus de cette fréquence F, ce mode parasite introduit des perturbations intolérables, de sorte que la bande passante du câble de la figure 1 est pratiquement limitée en valeur supérieure par cette fréquence F. C'est pourquoi la largeur L2 ne doit pas être choisie trop grande non plus, afin de ne pas trop diminuer la largeur de cette bande passante : la valeur
    L₁ ≃ 3 a
    a été choisie dans cet exemple d'exécution.
  • Dans le cas où a serait choisi différent de e, la valeur de L₁ peut être choisie égale à 3 fois la plus grande des deux valeurs a et e. En d'autres termes :
  • L₁ ≃ 3 a si a est supérieur à e
    et
    L₁ ≃ 3 e si e est supérieur à a.
  • La gaine de blindage extérieure 7 ne participe pas à la propagation de l'onde radioélectrique, comme c'est le cas pour les câbles de la technique antérieure - Il s'agit d'une gaine de blindage ordinaire qui a pour fonction d'accroître les performances d'étanchéité radioélectrique du câble par rapport aux diaphonies et interférences : elle crée une barrière finale au rayonnement vers l'extérieur, et elle sert à la réjection des signaux en provenance de l'extérieur. Cette gaine peut être imprécise dans sa réalisation, du fait qu'elle ne participe pas à la définition de l'impédance caractéristique de la ligne, et qu'elle n'est pas susceptible de contribuer à la génération de bruits d'amplitude et de phase. Il peut donc s'agir d'une gaine à bon marché.
  • Les arrondis 4 des plaques diélectriques 2, 3 ont pour but de s'accomoder des contraintes mécaniques de réalisation de la gaine de blindage 7. Il serait en effet difficile d'obtenir un blindage métallique qui se mette en forme autour d'une barre à section rectangulaire présentant des angles vifs : les arrondis 4 ont pour rôle d'éviter cette difficulté, et de permettre par suite la mise en place aisée d'un blindage métallique présentant des arrondis, et donc sans angles vifs.
  • Le câble qui vient d'être décrit peut être réalisé à très faible coût, en utilisant les techniques de tréfilage et d'extrusion en continu.
  • Néanmoins, sa bande passante d'utilisation est pratiquement limitée en valeur supérieure par la fréquence F, ci-dessus définie, qui correspond à la possibilité de propagation du mode supérieur parasite. Par ailleurs, les vecteurs champ E1 et E2 (figure 2) sur les lèvres de la ligne triplaque ne sont rigoureusement égaux et opposés, que si la symétrie de cette ligne triplaque est parfaite à tous les points de vue. S'il existe en revanche une dissymétrie - par exemple si le conducteur central 1 n'est pas rigoureusement à mi-chemin entre les deux conducteurs extérieurs 5 et 6, ou s'il existe des variations d'indice dans le dlélectrique 2, 3 en raison de manques d'homogénéité - les deux vecteurs champ E1 et E2 précités peuvent avoir chacun une amplitude légèrement différente, et ils peuvent alors donner naissance à une petite composante de champ de valeur absolue (E1 - E2), qui tend à fuir vers l'extérieur. Cette composante peut donner naissance à une propagation par mode parasite pour les fréquences supérieures à la fréquence F ci-dessus définie et conduisant à des absorptions par résonances.
  • Ces phénomènes de résonance se traduisent par des absorptions discrètes à certaines fréquences et aux harmoniques de ces fréquences. En outre, compte tenu de l'environnement, il peut y avoir apparition de résonances multiples causées par des espacements différents, des dissymétries. A noter que la torsion du câble lors de son installation crée nécessairement ce genre de dissymétrie.
  • Le blindage a bien pour rôle de s'opposer à la propagation vers l'extérieur d'une telle composante de mode parasite, mais son efficacité est nulle vis-à-vis des résonances internes à la ligne et pouvant exister dès que la fréquence atteint ou excède la valeur F précitée.
  • Les figures 3 et 4 représentent une seconde forme de réalisation de ce câble, plus sophistiquée et donc plus onéreuse, qui a pour avantage de pallier aux inconvénients précités du câble de la figure 1. Ce câble est donc à bande plus large que le précédent, et son absorption de la petite composante de fuite en cas de dissymétrie est beaucoup plus satisfaisante. Il peut également remplir une fonction de filtre absorbant d'harmoniques aux fréquences supérieures à la fréquence de coupure F du premier mode parasite de propagation.
  • Ce second câble diffère du précédent essentiellement par le fait qu'il comporte, entre la ligne triplaque (1, 2, 3, 5, 6) et la gaine métallique de blindage 7 (qui est représentée dans ce cas, à titre illustratif, comme une gaine classique constituée d'une bande métallique enroulée sur un tour autour de son axe longltudinal et sertie en 10), une relativement épaisse gaine supplémentaire 9, réalisée en matériau absorbant pour les ondes hyperfréquence dans tout le spectre des fréquences supérieures à la fréquence de coupure du premier mode parasite pouvant se propager dans le câble. Le matériau utilisé pour la gaine 9 est par exemple un caoutchouc chargé au graphite, ou un caoutchouc chargé avec des particules d'oxyde métallique finement divisées. Il est dans tous les cas constitué par un très mauvais matériau diélectrique.
  • Cette gaine absorbante 9 peut être avantageusement obtenue par extrusion d'un plastique chargé ou par enrubannage hélicoïdal d'un tel plastique. Sa forme extérieure est préférentiellement elliptique comme représenté, le grand axe de l'ellipse étant alors confondu avec le plan médian X de la ligne triplaque, qui contient le conducteur central 1. Le volume utile de la gaine absorbante 9 est en effet localisé autour des deux bords de la ligne triplaque et, pour une question d'économie de matière et de moindre poids, il convient d'adopter, pour la section de la gaine 9, une solution pour laquelle le maximum de matière absorbante se situe autour des lèvres des conducteurs extérieurs 5 et 6. Par ailleurs, une forme arrondie est souhaitable pour permettre la réalisation aisée de la gaine de blindage 7. La forme elliptique adaptée répond à ces impératifs, et a pour avantage d'être une forme simple, qui se referme de manière progressive et continue, et qui rend la gaine 9 aisée à fabriquer par tréfilage ou extrusion.
  • Une telle structure de câble permet :
    - d'obtenir des caractéristiques de bruit et de stabilité aussi bonnes que celles de câbles coaxiaux semi-rigides à conducteur extérieur massif fermé, qui eux se prêtent mal aux procédés de câblerie continue ;
    - d'obtenir des caractéristiques d'étanchéité radioélectrique aussi bonnes ou supérieures à celle des câbles coaxiaux à double gaine conductrice extérieure tressé ;
    - d'avoir une bonne adaptation mécanique et radioélectrique aux structures terminales planes, par exemple du type triplaque, microstrip et circuit imprimé;
    - d'utiliser une méthode de production en processus continu automatisé, permettant la réalisation de très grandes longueurs ainsi que des coûts diminué;
    - d'exploiter un nombre relativement élevé de voies auxiliaires séparées, de service ou autres, pour des signaux de natures et de fréquences différentes, par exemple, dans le cas du câble selon la figure 3 :
    . deux voies bifilaires respectivement entre le conducteur 1 et le conducteur 5, et entre le conducteur 1 et le conducteur 6 ;
    . une voie bifilaire entre le conducteur 5 et le conducteur 6 ;
    . deux voies bifilaires respectivement entre les conducteurs 7 et 5 et entre les conducteurs 7 et 6, sous réserve bien entendu que la gaine 9 soit isolante électriquement aux fréquences adoptées pour les voies auxiliaires utilisées ;
    . une voie bifiliaire entre les conducteurs 1 et 7.
  • Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée aux deux exemples de réalisation qui viennent d'être décrit, et le câble est susceptible d'être réalisé sous d'autres formes équivalentes, mais comportant toujours une ligne triplaque conformée pour ne pas avoir de fuite du champ du mode fondamental vers l'extérieur et au moins un blindage ordinaire entourant cette ligne triplaque. C'est ainsi que l'on ne sortirait par exemple pas du cadre de l'invention en remplacant, par exemple dans le cas de câbles de petite section, le ruban plat constituant le conducteur central par un conducteur ordinaire à section cylindrique.

Claims (7)

1- Câble semi-rigide destiné à la transmission des ondes hyperfréquence, et pouvant être fabriqué en continu, à structure du type triplaque, caractérisé en ce qu'il comporte au moins ;
- un conducteur central (1) ;
- un diélectrique (2, 3) enrobant ce conducteur central (1), la section de ce diélectrique ayant une allure générale quasi-rectangulaire, comportant deux grandes faces extérieures planes placées symétriquement et de part et d'autre du conducteur central, de manière à former la partie diélectrique d'une ligne du genre triplaque ;
- deux couches conductrices extérieures (5, 6), constituées de rubans métalliques continus, revêtant respectivement au moins la majeure partie de chacune des deux grandes faces planes de la section quasi-rectangulaire du diélectrique (2, 3) de façon à constituer une ligne triplaque avec le conducteur central (1) et ce diélectrique ; et
- au moins une gaine métallique de blindage (7) entourant cette ligne triplaque.
2 - Câble semi-rigide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur (L1) de chacun des deux conducteurs extérieurs (5, 6) est de plusieurs fois supérieure soit à l'espacement (e) entre ces deux conducteurs plans, soit à la largeur (a), du conducteur central (1) - prise dans le plan médian (X) de la ligne triplaque parallèle à ces conducteurs plans (5, 6) - au cas où cette largeur (a) est supérieure à cet espacement (e).
3- Câble semi-rigide selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) du diélectrique est du même ordre de grandeur que la largeur (a) du conducteur central (1) prise dans le plan médian (X) de la ligne triplaque (1-3, 5, 6), parallèle aux conducteurs extérieurs plans (5, 6) de cette ligne.
4 - Câble semi-rigide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur (L₁) de chacun des deux conducteurs extérieurs plans (5, 6) de la ligne triplaque est de l'ordre de trois fois supérieure soit à l'espacement (e) entre ces deux conducteurs plans, soit à la largeur (a) du conducteur central plein (1) - prise dans le plan médian (X) de la ligne triplaque, parallèle à ces conducteurs plans (5, 6) - au cas où cette largeur (a) est supérieure à cet espacement (e).
5 - Câble semi-rigide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diélectrique (2, 3) est de largeur (L2) totale supérieure à celle (L₁) des deux conducteurs extérieurs plans (5, 6) de la ligne triplaque, et en ce que les bords (4) du rectangle qui constitue la section de ce diélectrique sont arrondis dans la partie de ce rectangle qui est extérieure à ces deux conducteurs plans, de manière à épouser la forme de la gaine de blindage (7) recouvrant alors cette ligne triplaque (1-3, 5, 6).
6 - Câble semi-rigide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, entre la ligne triplaque et la gaine de blindage, une gaine (9) en matériau absorbant pour les ondes hyperfréquence dans le spectre des fréquences où un mode supérieur peut se propager.
7 - Câble semi-rigide selon la revendication 6, caractérisé en ce que la section extérieure de cette gaine absorbante (9) a une allure elliptique, le grand axe de l'ellipse étant sensiblement confondu avec le plan médian (X) de la ligne triplaque, parallèle à ces deux conducteurs extérieurs plans (5, 6).
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