FR2488740A1 - Connecteur et procede de connexion d'un blindage annulaire conducteur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA CONNEXION DU BLINDAGE DES CONNECTEURS. ELLE SE RAPPORTE A UN CONNECTEUR DANS LEQUEL DEUX JUPES FENDUES 6, 7 COOPERENT AVEC DEUX JUPES PLEINES 10, 11 AU NIVEAU DE CONTACTS ANNULAIRES 12, 14. SELON L'INVENTION, LA RELUCTANCE MAGNETIQUE ENTRE LES CONTACTS 12, 14 EST REDUITE PAR DISPOSITION D'UN ELEMENT TOROIDAL 15 AYANT UNE PERMEABILITE MAGNETIQUE ELEVEE, ENTRE LES DEUX JUPES 6, 7. APPLICATION A LA CONNEXION DU CONDUCTEUR EXTERNE DES CABLES BLINDES.

Description

La présente invention concerne le blindage des systèmes électriques à haute fréquence. L'importance du blindage contre le bruit externe dans les conditions industrielles est bien reconnue si bien que la conception et la disposition des composants recherchent un blindage très efficace, représenté quantitativement par une faible impédance de transfert entre les organes conducteurs formant le blindage entourant un circuit sensible.L'inventionoen- cerne la conservation de cette propriété lorsqu'un blindage qui est par ailleurs continu, est interrompu soit pour la connexion à un autre blindage, par exemple lors du raccordement de câbles ou de composants soit pour la connexion à une structure de blindage d'une borne, par exemple entre un blindage d'un composant et une plaque de fermeture.

L'article "Screened Coaxial Cable Connectors for High Sensitivity Systems" de E.P. Fowler, IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility, Montreux, mais 1975 décrit certains aspects de la conception des faces en regard au niveau de ces interruptions.

L'invention concerne un connecteur destiné à deux parties d'un blindage annulaire conducteur, comprenant un dispositif destiné à réduire la réluctance du circuit magnétique entre les surfaces interne et externe du blindage dans la région de la connexion. Le blindage des connecteurs électriques peut être amélioré par séparation des deux bagues de contact, combinée à une longueur raisonnable de circuits conducteurs séparés. Une amélioration peut être obtenue par introduction d'une matière ayant une perméabilité magnétique élevée, par -exemple un petit élément toroïdal formé de mumétal feuillé entre les circuits conducteurs.

L'invention concerne aussi un procédé de connexion électrique d'un conducteur externe d'un câble coaxial blindé à un connecteur pour câble coaxial ou à une borne, ce procédé comprenant la formation de deux connexions entre le conducteur externe du câble et le connecteur ou la borne du composant afin que la réluctance magnétique in termédiaire soit réduite. De préférence, un élément toroldal est disposé entre les deux connexions. Des courants perturbateurs à haute fréquence, circulant dans le conducteur externe tressé du câble, circulent dans la connexion du connecteur coaxial externe tressé et du connecteur ou de la borne du composant alors que la connexion interne tressée forme le circuit blindé.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une coupe axiale d'un connecteur coaxial blindé ;
la figure 2 est un schéma d'un circuit simplifié représentant les paramètres du circuit représenté sur la figure 1
la figure 3 est un schéma simplifié du circuit de la figure 2
la figure 4 représente une variante de connecteur coaxial blindé, analogue à la figure 1
la fissure 5 est une coupe axiale d'une réalisation convenant à un petit boitier de blindage ou à un blindage de connecteur de grand diamètre
la figure 6 est un graphique représentant les propriétés obtenues avec le blindage de la figure 6, avec ou sans élément toroïdal magnétique
la figure 7 est une coupe axiale de l'interconnexion d'un câble coaxial blindé et d'un connecteur coaxial; et
les figures 8 à 11 sont analogues à la figure 7 mais représentent différents modes de réalisation d'interconnexion.

On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente une fiche mâlel à droite et une douille 2 à gauche. La fiche 1 a une partie externe 3 de blindage et un conducteur interne 4. La partie conductrice externe 3 de blindage se termine par deux jupes parallèles fendues 6 et 7. La douille 2 a une partie externe 8 de blindage et un conduc teur interne 9. La partie externe 8 se termine par deux jupes pleines 10 et 11. Les jupes 6, 7 s'ajustent par poussée dans les jupes 10, 11. Les jupes 6, 7 de la douille ont une configuration telle qu'elles forment des contacts annulaires 12, 14 à la circonférence interne des jupes 10, 11. Un élément toroldal formé d'un ruban feuilleté 15 de mumétal est retenu entre les jupes fendues 6 et 7.

On se réfère maintenant à la figure 2. L'efficacité du blindage dépend de l'impédance de transfert repérée par la référence Z21 L'impédance de transfert est reliée à la tension créée dans le circuit de blindage formé par le conducteur interne et l'écran externe pour le courant perturbateur qui circule uniquement dans le blindage externe. La figure 2 représente un circuit équivalent du connecteur coaxial de la figure 1, perturbé par un courant I, si bien qu'une tension résultante Vs est créée dans le circuit du blindage, suivant la relation
Z21 = Vs/I I1 existe deux trajets concentriques 12, 14 de contact entre la fiche et la douille de la figure 1. Dans un tel système, une partie importante de l'inductance 16 du trajet 14 de contact externe est couplée au conducteur interne au point 17.Une partie de la tension Vs créée dans le circuit de blindage apparaît aux bornes de chacune des résistances 19, 20 de charge qui ferment le circuit mais ne participe pas au blindage. I1 existe aussi des éléments de circuit qui ne sont pas indiqués sur la figure et représentant la capacité et l'inductance réparties du circuit blindé, mais on ne les a pas réprésentés par raison de clarté et ils n'ont pas d'effet sur le blindage. Le courant perturbateur
I provenant d'un générateur externe quelconque 10 et circulant dans le conducteur externe crée une tension aux bornes de la résistance 21 de contact et de l'impédance réactive 22. Cette dernière est une impédance découplée et elle se présente lorsque le trajet de contact n'est pas uniforme en direction circonférentielle.Le même courant perturbateur circulant dans le conducteur externe couplé crée des tensions égales aux bornes des inductances 16 et 17, si bien que ces tensions n'ont pas d'effet sur le circuit blindé.

I1 existe un trajet interne 12 de contact à considérer, analogue au trajet 14. L'impédance inductive entre ces trajets n'est pas la même et, sur la figure 2, la résistance de contact du trajet 12 porte la référence 25 et son inductance découplée la référence 26. Le trajet interne de contact a une inductance 27 couplée au trajet externe et au conducteur interne. Une inductance supplémentaire 29 du trajet interne 12 n'est couplée qu'au conducteur interne au point 30 et représente la différence de l'impédance inductive.

Le circuit de la figure 2 peut être simplifié par élimination des inductances couplées, comme indiqué sur la figure 3. Celle-ci montre que la valeur de l'inductance 29 peut avoir un rôle important pour le contrôle du quotient Vs/Il, c'est-a-dire l'impédance de transfert.

Si l'on appelle Z1 l'impédance de la résistance 21 et de l'inductance 22, Z2 l'impédance de la résistance 25 et de l'inductance 26 et ZM 1 t impédance de l'inductance 29, on peut montrer qu'on a la relation

si bien que l'augmentation de l'impédance 29 provoque une réduction de l'impédance de transfert et un meilleur blindage. L'inductance 16 a une valeur qui dépend de la longueur axiale des trajets 12 et 14 de contact et du rapport de leurs diamètres.

On se réfère à la figure 4 sur laquelle le connecteur à douille et fiche est découplé et comporte deux bagues coaxiales formées de doigts fendus 32, 33, dans la moitié gauche destinée à former une douille annulaire qui coopère avec un tube unique 34 formé sur la moitié droite complémentaire du connecteur, lors de la coopération du conducteur interne de la fiche 36 et de la douille 35. Un élément toroidal 37 formé par un ruban de mumétal est retenu à la base de la cavité formée entre les bagues coaxiales des doigts 32, 33. Lorsque le connecteur est accouplé, deux anneaux de contact se forment comme indiqué par la référence 38 et 39.

L'interconnexion des deux parties de connecteur sur les figures 1 et 4 est conductrice de l'électricité suivant deux trajets coaxiaux ou concentriques de contact, distants physiquement et connectés électriquement à chaque extrémité, et une matière ferromagnétique est placée entre les trajets de contact afin qu'elle réduise la réluctance du trajet magnétique entre elles. L'effet résultant est une augmentation de l'impédance inductive du "tube" interne de contact si bien qu'une grande partie du courant perturbateur doit circuler dans le "tube" externe concentrique.

Bien que la description concerne le blindage vis-à-vis des courants perturbateurs circulant dans le conducteur externe du connecteur, le principe de superposition peut être utilisé pour démontrer que ce raisonnement s'applique aussi à la protection contre la sortie d'un signal du circuit blindé.

La figure 5 représente une partie d'un écran cylindrique droit 40 d'une enceinte blindée 40a. La base de l'écran 40 est fermée par une coupelle circulaire 41 dans laquelle sont placés des contacts annulaires 42 et 43 d'une matière conductrice. Les contacts 42, 43 sont espacés radialement dans une cavité de la coupelle 41. Un élément toroïdal 44 de matière magnétique est placé dans la même cavité entre les contacts. Cet élément a une construction feuilletée etil est formé d'un ruban de mumétal.

La figure 6 est un graphique représentant la variation de l'impédance de transfert Z21, exprimée en ohm en ordonnes, en fonction de la fréquence, portée en abscisses, dans le cas de l'enceinte 40a représentée sur la figure 5. La courbe A de la figure 6 correspond à l'impédance de transfert en l'absence d'une matière magnétique, dans le mode de réalisation de la figure 5 alors que la courbe B représente la même impédance en présence d'une matière magnétique, cette impédance étant réduite du fait de la présence de l'élément magnétique toroidal. Cette amélioration est telle qu'il n'est plus nécessaire qu'une force axiale soit appliquée au connecteur à l'interface, une telle force ayant été considérée comme nécessaire jus qu'à présent pour l'obtention d'une bonne protection.Si le connecteur ne comportait qu'un seul contact annulaire, une courbe tracéeà la même échelle que les courbes et B aurait une pente nulle ou positive et non une pente négative aux fréquences élevées. Ainsi, même la disposition d'un espace rempli d'air donne une amélioration.

On se réfère maintenant aux figures 7 à 11 qui sont des coupes axiales analogues représentant différents types d'interconnexion d'un câble coaxial blindé et d'un connecteur coaxial, les références identiques désignant des éléments analogues sur les diverses figures. Ces der nières représentent la connexion à un câble a tresse triple, mais cette connexion s'applique à tous les câbles ayant au moins deux tresses, avec ou sans feuille de matière magnétique. Par exemple, dans le cas d'un câble à tresse double, les arrangements des figures 7, 8, 10 et 11 suppriment la tresse externe et le ruban. L'arrangement de la figure 9 n'est pas utilisé lorsque la tresse médiane et le ruban externe sont supprimés.Si le nombre de tresses conductrices utilisées dépasse trois, les tresses supplémentaires sont considérées comme constituant des tresses médianes ou des tresses externes.

Sur les figures 7 à 11, le câble 50 comporte un conducteur central 51 isolé par une couche 52 par rapport à un conducteur externe et de blindage 53. La couverture externe du câble porte la référence 54 et, dans la présente description, on considère que les couches de tresse métallique 55, 56, 57 constituent le conducteur externe avec les couches 58, 59 de ruban métallique.

Les dessins ne représentent que 1'extrémité arrière d'un connecteur 60 de câble destiné à loger le conducteur central 51 et auquel le conducteur externe doit être raccordé Sur les figures 7 et 8, I'extrémité arrière du connecteur a un alésage 61 dont l'épaulement interne est usiné afin qu'il forme un bord annulaire 62 aiguisé.

Un taraudage porte la référence 63. Un écrou métallique 64 d'appui se visse dans Ie taraudage 63 et repousse la face d'extrémité d'une virole 65 contre le bord aiguisé 62 afin que le contact électrique coaxial soit on et que le blindage électrique soit bon. I1 s'agit d'une technique utilisée sur plusieurs connecteurs. Un trou 66 de petit diamètre formé à l'avant de la virole 65 conduit le conducteur central isolé 51 dans le corps du connecteur 60 alors que, sur la figure 7, une partie arrière 67 de plus grand diamètre de la virole 65 loge le conducteur externe blindé 53.

Le conducteur externe blindé 53 est commun aux figures 7 à 11 et se termine dans une extrémité spécialement préparée du câble coaxial. Plus précisément, ce câble a trois couches tubulaires coaxiales de tresse 55, 56, 57 de fil de cuivre, séparées par des couches 58 et 59 de ruban de mumétal formées par des spires hélicoldales à recouvrement partiel, chaque couche étant appliquée d'une manière qui laisse des espaces (non représentés spécifiquement) entre la couche 58 de ruban et la tresse 55 placée au-dessous.

La figure 7 montre que, avant l'introduction du conducteur externe 53 de blindage dans le trou 67 de plus grand diamètre de la virole 65, une proportion importante des spires déroulées de la couche 58 de ruban forme une superposition 68, et, étant donné leur légère déformation lors de l'application initiale sur la tresse 25, les spires superposées donnent une certaine élasticité en direction radiale, par rapport à l'axe du câble. La couche sous-jacente 55 de tresse est alors repliée sur la spire externe des spires superposées, et des précautiors sont prises pour que les extrémités de la tresse 55 ne puissent pas toucher la tresse 70. La couche centrale 56 de tresse est repliée sur la couche 59 de ruban et la couche externe 57 de tresse.

Le conducteur blindé 53 ainsi préparé est comprimé radiale ment à la main et introduit dans le trou élargi de la virole dans laquelle deux contacts annulaires sont maintenus étant donné la force d'élasticité appliquée vers l'extérieur par les spires superposées 68 qui repoussent la tresse 55 contre l'alésage de la partie 67, la tresse 56 étant piégée entre l'alésage 67 et la tresse 57. La force de retenue est accrue par celle du conducteur interne 51 qui coopère avec une partie complémentaire du connecteur (non représentée) par enfichage. Tout dispositif convenable peut être utilisé pour que la force de retenue soit plus importante.

Les autres modes de réalisation représentés correspondent à des variantes de constructions dans lesquelles la force de retenue est accrue. Cependant, dans tous les cas, la présence d'un volume de ruban de mumétal près de l'interface de contact réduit l'impédance de transfert dans une large plage de fréquences si bien que le risque de réduction du rendement de blindage à un emplacement de discontinuité de ce blindage est réduit.

Sur la figure 8, la virole 65 a un trou continu et l'extrémité adjacente du conducteur externe de blindage 53, préparée comme décrit précédemment, est en butée contre la face d'extrémité de la virole 65. Les spires superposées 68 de ruban sont maintenues par un manchon 71 de cuivre.

Celui-ci est serti comme indiqué par la référence 70, sur une partie moletee de la virole 65 qui a, à ce niveau, un diamètre externe réduit de façon convenable afin que le sertissage du manchon de cuivre soit satisfaisant. Le manchon loge l'extrémité préparée du conducteur de blindage 53 et est'serti au point' 73, à l'extrémité opposée à la virole au niveau de laquelle la tresse centrale 56 est repliée sur la tresse externe 57.

Le mode de réalisatipn représenté sur la figure 9 ne comporte pas le contact aiguisé 62, la virole 65 et l'écrou 64 de retenue. Le conducteur interne 51 et le conducteur externe 53 pénètrent tous deux dans l'alésage 61 du connecteur 60 et l'élasticité des couches superposées 68 de ruban provoque l'appui de la tresse interne 55 au contact de l'alésage. L'extrémité arrière du connecteur 60 a une partie 74 de diamètre externe réduit et chanfrei-née comme indiqué par la référence 75. La tresse médiane 56 est repliée en 76 sur une pièce annulaire élastique 77 de maintien à distance qui assure le contact entre la tresse 56 et l'alésage 61. La tresse externe 57 est appuyée sur le chanfrein 75 de la partie 74, à sa surface externe.

La tresse 57 est serrée entre la face externe de la partie 74 du connecteur par un manchon 78 de cuivre, à l'aide d'un outil de sertissage. Le même outil sertit le même manchon 78 sur une virole compressible 79 glissée sur la couche 54 de couverture du câble afin qu'une force de serrage mécanique soit ajoutee.

La figure 10 représente une variante du mode de réalisation de la figure 9 mais en différant par suppression de la pièce annulaire-77 et par le pliage de la tresse 76. Sur la figure 10, les deux tresses 56, 57 passent sur le chanfrein 75 et sont serties sur le connecteur par le manchon 80.

La figure 11 représente une autre variante qui comprend une pièce 81 en forme de coin destinée à coopérer avec les deux tresses externes 55 et 56. A l'extrémité externe du corps du connecteur, l'alésage cylindrique est suivi par une partie divergente 82 elle-même suivie d'une partie cylindrique 83 de plus grand diamètre qui est taraudée en 84. La préparation de l'extrémité de la tresse interne 55 et des spires superposées de ruban est effectuée comme précédemment, et l'ensemble est introduit dans le trou cylindrique de plus grand diamètre, et est suivi par la partie adjacente de la couche 54 de couverture du câble sur laquelle a été glissé un écrou fileté 64 d'appui et une pièce 85 en forme de coin. Cette dernière a une conicité analogue à celle de la partie divergente 82 de l'alésage du connecteur. La couche 59 de ruban est coupée mais les deux couches 56, 57 de tresse sont repliées obliquement sur la pièce 85. L'écrou 64 est vissé dans le connecteur et repousse cette pièce 85 axialement si bien que les deux couches de tresse sont serrées dans le connecteur et forment un contact mécanique et électrique.

I1 faut noter que le blindage décrit en référence à la figure 5 peut faire partie de l'écran de protection d'un instrument sensible. Dans une variante, il peut faire partie d'un appareil domestique tel qu'un four à micro-ondes.

La description qui précède concerne une interconnexion perfectionnée convenant aux câbles électriques blindés et aux écrans de blindage de façon générale.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Connecteur de deux parties d'un blindage annulaire conducteur, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (15, 37, 42, 68, 77) destiné à réduire la réluctance du circuit magnétique entre les surfaces interne et externe du blindage dansla région de leur interconnexion.

2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à réduire la réluctance magnétique est une matière de perméabilité magnétique élevée.

3. Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière de perméabilité élevée est mise sous forme toroïdale (15, 37, 42, 68, 77) et est placée dans un anneau entre deux tubes concentriques (6, 7, 32, 33) formant une première extrémité d'une première partie du connecteur, cette première extrémité ayant une forme telle qu'elle assure le raccordement mécanique des deux parties du connecteur.

4. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé.

en ce que la matière de perméabilité élevée a une forme toroïdale et est disposée de manière qu'elle soit juxtaposée entre deux surfaces concentriques adjacentes des deux parties du connecteur.

5. Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière magnétique est sous forme feuilletée.

6. Blindage pour appareil, caractérisé en ce qu'il comporte un connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes.

7. Procédé de connexion électrique du conducteur externe d'un câble coaxial blindé à un connecteur coaxial ou à une borne, ledit procédé étant caractérise en ce qu'il comprend la formation de deux connexions entre le conducteur externe du câble et le connecteur ou la borne afin que la réluctance magnétique soit réduite entre eux.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un élément magnétique toroïdal (15, 37, 42, 68, 77) est placé entre les deux connexions.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le conducteur externe comporte des couches coaxiales d'une tresse conductrice (56) entre lesquelles est disposée une couche de magnétique magnétique (59), et le procedé comprend la disposition de l'élément toroïdal autour d'une couche de tresse et le repli de la couche sur l'extérieur de l'élément toroïdal.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite couche forme la couche interne de la tresse conductrice.

11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément toroïdal magnétique est formé par enroulement d'un ruban de matière magnétique autour de la couche de tresse conductrice.

12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche repliée est comprimée radialement autour de l'élément toroïdal, et cette couche pliée et comprimée autour de l'élément toroïdal est introduite dans l'alésage d'une partie du connecteur ou de la borne, l'alé- sage empêchant le dépliage de la tresse.