FR2571550A1 - Protective device for coaxial line - Google Patents
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Abstract
Description
- 1 -- 1 -
DISPOSITIF DE PROTECTION POUR LIGNE COAXIALE PROTECTION DEVICE FOR COAXIAL LINE
La présente invention concerne un dispositif de protection pour ligne coaxiale comprenant une section de ligne principale ayant des conducteurs intérieur et extérieur coaxiaux et une section de ligne fermée ayant des conducteurs. intérieur et extérieur coaxiaux respectivement reliés aux conducteurs intérieur et extérieur de la The present invention relates to a protection device for a coaxial line comprising a main line section having inner and outer coaxial conductors and a closed line section having conductors. interior and exterior coaxial respectively connected to the interior and exterior conductors of the
section de ligne principale.main line section.
Dans un tel dispositif de protection, la section de ligne fermée a une longueur égale à un quart de longueur d'onde et est terminée par un courtcircuit afin de constituer un stub ou une ligne quart d'onde réalisant un isolateur. En particulier, l'extrémité court-circuitée de la section de ligne fermée est reliée à la terre afin d'isoler l'une des extrémités de la section de ligne principale par rapport à l'autre extrémité de la section de ligne principale pouvant être soumise à des tensions élevées dues à la foudre. Par exemple, le dispositif de protection est insérée dans une ligne coaxiale propageant des signaux dans des bandes de fréquence de 500 MHz à quelques Gigahertz, entre des moyens In such a protection device, the closed line section has a length equal to a quarter of a wavelength and is terminated by a short circuit in order to constitute a stub or a quarter wave line producing an insulator. In particular, the shorted end of the closed line section is earthed to isolate one end of the main line section from the other end of the main line section which can be subjected to high voltages due to lightning. For example, the protection device is inserted in a coaxial line propagating signals in frequency bands from 500 MHz to a few Gigahertz, between means
d'émission et réception et une antenne. transmission and reception and an antenna.
Dans les dispositifs de protections connus, le diélectrique séparant les conducteurs intérieurs et les conducteurs extérieurs est en majeure partie de l'air. Lorsqu'une partie du diélectrique est différente de l'air, celui-ci offre une constante diélectrique faible, inférieure à 2,5, et peut être sous la forme de rondelles ou bagues de mousse de polyéthylène. Dans ces conditions, les dimensions du dispositif de protection sont grandes. En outre, l'introduction et la fixation de telles rondelles ou bagues isolantes à l'intérieur du dispositif ne sont pas aisées, ce qui In known protective devices, the dielectric separating the inner conductors and the outer conductors is mainly air. When a part of the dielectric is different from air, this offers a low dielectric constant, less than 2.5, and can be in the form of rings or rings of polyethylene foam. Under these conditions, the dimensions of the protection device are large. In addition, the introduction and fixing of such insulating rings or rings inside the device is not easy, which
augmente le coût du dispositif.increases the cost of the device.
Par ailleurs, la section de ligne fermée est entièrement perpendiculaire à la section de ligne principale, ce qui confère un encombrement très important et une forme en T au dispositif de protection. - 2 - Le but de la présente est de fournir un dispositif de protection tel que défini dans l'entrée en matière, ayant des dimensions et un encombrement réduits, tout en offrant un coût de Furthermore, the closed line section is entirely perpendicular to the main line section, which gives a very large bulk and a T-shape to the protection device. - 2 - The purpose of this is to provide a protection device as defined in the introduction, having reduced dimensions and size, while providing a cost of
fabrication relativement faible.relatively weak manufacturing.
A cette fin, un dispositif de protection est caractérisé en ce que lesdits conducteurs intérieur et extérieur sont isolés complètement sur toute leur longueur par un matériau isolant. De préférence, le matériau isolant est une résine époxy offrant une To this end, a protection device is characterized in that said inner and outer conductors are completely insulated over their entire length by an insulating material. Preferably, the insulating material is an epoxy resin offering a
constante diélectrique-égale à 4 environ. dielectric constant-equal to about 4.
Dans ces conditions, sachant que la longueur d'onde est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique, les dimensions du dispositif de protection selon l'invention sont considérablement plus réduites que celles des Under these conditions, knowing that the wavelength is inversely proportional to the square root of the dielectric constant, the dimensions of the protection device according to the invention are considerably smaller than those of
dispositifs de protection selon la technique antérieure. protective devices according to the prior art.
En outre, le matériau isolant emplit complètement l'espace entre les conducteurs intérieur et extérieur, ce qui évite dans une In addition, the insulating material completely fills the space between the inner and outer conductors, which avoids in a
large mesure tout effet de claquage destructif. largely measures any destructive snap effect.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'encombrement du dispositif de protection est encore réduit par le fait que la section de ligne fermée est coudée à 90 à partir d'une extrémité connectée à la section de ligne principale, et rabattue contre le conducteur extérieur de la section de ligne principale et According to another characteristic of the invention, the size of the protection device is further reduced by the fact that the closed line section is bent at 90 from an end connected to the main line section, and folded against the outside conductor of the main line section and
parallèlement à celui-ci.parallel to this one.
Le dispositif de protection comprend également des moyens de découplage électrique entre des extrémités de l'un des conducteurs intérieur et extérieur de la section de ligne principale. De préférence, les moyens de découplage desdites extrémités du conducteur de la section de ligne principale comprennent un conducteur cylindrique creux prolongeant l'une desdites extrémités et un conducteur prolongeant l'autre extrémité et contenu coaxialement dans ledit conducteur creux à travers ledit matériau isolant. Ces moyens de découplage protègent des équipements connectés à une extrémité de la section de ligne principale contre des courants parasites à basse fréquence convoyés par l'autre extrémité de la section de ligne principale, tout en assurant une The protection device also comprises means for electrical decoupling between the ends of one of the inner and outer conductors of the main line section. Preferably, the means for decoupling said ends of the conductor from the main line section comprise a hollow cylindrical conductor extending one of said ends and a conductor extending the other end and contained coaxially in said hollow conductor through said insulating material. These decoupling means protect equipment connected to one end of the main line section against low frequency spurious currents conveyed by the other end of the main line section, while ensuring
transmission de signaux à hyperfréquence. transmission of microwave signals.
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-3- D'autres avantages et caractéristiques de l'invention Other advantages and characteristics of the invention
apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante will appear more clearly on reading the following description
d'une réalisation préférée de l'invention en référence à la figure unique correspondante annexée montrant schématiquement une vue en of a preferred embodiment of the invention with reference to the corresponding single appended figure schematically showing a view in
coupe axiale d'un dispositif de protection selon l'invention. axial section of a protection device according to the invention.
Tel qu'illustré, le dispositif de protection comprend une section de ligne coaxiale principale 1 et une section de ligne fermée 2 ayant une longueur électrique égale à un quart de longueur d'onde A/4. La section de ligne principale a une longueur électrique égale à une demi-longueur d'onde À/2 et forme un transformateur d'impédance de rapport égal à l'unité afin que le dispositif puisse être interconnecté n'importe o dans une ligne de transmission coaxiale. La section de ligne principale 1 est rectiligne et délimitée par deux extrémités formées par des demi- connecteurs standards 101 et 102, tels que raccords-unions pour câble coaxial. Le demi-connecteur 10! est destiné à être raccordé à une charge, telle qu'une antenne, et l'autre demi-connecteur 102 est destiné à être raccordé à des équipements de ligne, tels qu'un récepteur ou un émetteur radio. Au niveau de chacun des demi-connecteurs 101, 102, la ligne principale est composée d'un conducteur intérieur cylindrique plein 111, 112 et d'un conducteur extérieur As illustrated, the protection device comprises a main coaxial line section 1 and a closed line section 2 having an electrical length equal to a quarter wavelength A / 4. The main line section has an electrical length equal to half a wavelength λ / 2 and forms an impedance transformer with a ratio equal to unity so that the device can be interconnected anywhere in a line. coaxial transmission. The main line section 1 is straight and delimited by two ends formed by standard half-connectors 101 and 102, such as unions for coaxial cable. The half connector 10! is intended to be connected to a load, such as an antenna, and the other half-connector 102 is intended to be connected to line equipment, such as a radio receiver or transmitter. At each of the half-connectors 101, 102, the main line is composed of a solid cylindrical inner conductor 111, 112 and an outer conductor
cylindrique creux l2], 122.cylindrical hollow l2], 122.
Entre les conducteurs intérieurs 11i1 et 112 est prévu un tronçon de découplage afin d'obtenir une discontinuité électrique entre les deux conducteurs intérieurs pour assurer une protection contre des courants parasites à basse fréquence. A cet effet, le tronçon de découplage est composé d'un conducteur fin cylindrique 132 prolongeant axialement l'un des conducteurs intérieurs, tel que le conducteur 112, et d'un conducteur cylindrique creux 131 prolongeant axialement l'autre conducteur intérieur, tel que le conducteur 11l. Le diamètre du conducteur 132 est plus petit que celui du conducteur Il 2, tandis que les diamètres extérieurs des conducteurs 111 et 131 sont égaux. Le conducteur 132 est disposé coaxialement à l'intérieur du conducteur 131 et offre une extrémité libre formant un interstice de coupure 142 avec le fond -4- du conducteur 12 constituant la jonction des conducteurs Il et Between the internal conductors 11i1 and 112 is provided a decoupling section in order to obtain an electrical discontinuity between the two internal conductors to provide protection against parasitic currents at low frequency. To this end, the decoupling section is composed of a thin cylindrical conductor 132 extending axially one of the internal conductors, such as the conductor 112, and of a hollow cylindrical conductor 131 extending axially the other internal conductor, such as the conductor 11l. The diameter of the conductor 132 is smaller than that of the conductor II 2, while the outside diameters of the conductors 111 and 131 are equal. The conductor 132 is arranged coaxially inside the conductor 131 and offers a free end forming a cut-off gap 142 with the bottom -4- of the conductor 12 constituting the junction of the conductors II and
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131. Le conducteur 131 a une extrémité annulaire libre formant un interstice de coupure 141 avec un épaulement constituant la 131. The conductor 131 has a free annular end forming a cut-off gap 141 with a shoulder constituting the
jonction des conducteurs 112 et 132 de sections différentes. junction of conductors 112 and 132 of different sections.
La longueur du tronçon de découplage comprise entre les interstices de coupure 141 et 142, c'est-à-dire entre les extrémités libres des conducteurs 131 et 132, est égale à un The length of the decoupling section between the cut-off gaps 141 and 142, that is to say between the free ends of the conductors 131 and 132, is equal to one
quart de longueur d'onde 1/4.quarter wavelength 1/4.
Selon d'autres variantes, les conducteurs extérieurs 13 et I 132 de la section de ligne principale 1 sont également découplés électriquement par un tronçon de découplage extérieur analogue au According to other variants, the external conductors 13 and I 132 of the main line section 1 are also electrically decoupled by an external decoupling section similar to the
tronçon 131-132.section 131-132.
La section de ligne fermée 2 présente une longueur électrique égale à un quart de longueur d'onde 1/4 et est terminée par un court-circuit afin de constituer un stub et ainsi shunter la ligne coaxiale principale pour y ramener une impédance infinie. La ligne fermée 2 permet de conduire à la terre tout courant produit par une The closed line section 2 has an electrical length equal to a quarter wavelength 1/4 and is terminated by a short circuit in order to constitute a stub and thus shunt the main coaxial line to bring there an infinite impedance. The closed line 2 leads to the earth any current produced by a
tension élevée, par exemple due à de la foudre captée par l'antenne. high voltage, for example due to lightning picked up by the antenna.
La ligne 2 comprend un conducteur intérieur 20 ayant une extrémité 21 reliée au conducteur intérieur 111 connecté à l'antenne, de préférence via le conducteur 131, comme illustré, afin de réduire en partie l'encombrement du dispositif de protection. La ligne 2 comprend également un conducteur extérieur cylindrique creux 22 coaxial au conducteur intérieur 20. Une extrémité ouverte 23 du conducteur 21 est reliée aux conducteurs extérieurs 12 et 12 de la ligne principale afin de former un Line 2 comprises an inner conductor 20 having one end 21 connected to the inner conductor 111 connected to the antenna, preferably via the conductor 131, as illustrated, in order to partially reduce the size of the protection device. Line 2 also includes a hollow cylindrical outer conductor 22 coaxial with the inner conductor 20. An open end 23 of the conductor 21 is connected to the outer conductors 12 and 12 of the main line in order to form a
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unique conducteur extérieur. Les autres extrémités des conducteurs et 22 sont reliées par une plaque discorde formant le single external conductor. The other ends of the conductors and 22 are connected by a discordant plate forming the
court-circuit 24, connectée à la terre. short circuit 24, connected to earth.
Comme cela apparaît dans la figure, la majeure partie de la section de ligne fermée 2 entre ses extrémités 21 et 24 est disposée As shown in the figure, most of the closed line section 2 between its ends 21 and 24 is arranged
parallèlement à la ligne principale 1 et plaquée contre celle-ci. parallel to the main line 1 and pressed against it.
Une telle disposition permet de réduire considérablement l'encombrement du dispositif de protection. Ainsi, à partir des extrémités 21 et 23, les conducteurs 20 et 22 de la section de ligne fermée sont coudés parallèlement à angle droit en 25 et 26. En Such an arrangement makes it possible to considerably reduce the size of the protection device. Thus, from the ends 21 and 23, the conductors 20 and 22 of the closed line section are bent parallel at right angles at 25 and 26. In
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-5- particulier, l'extrémité de la ligne 2, en degçà du court-circuit 24, est plaquée contre l'un des conducteurs extérieurs de la ligne principale, tel que le conducteur 12l. En pratique, les conducteurs 121 et 122 peuvent être formés par un tube métallique. Le conducteur 22 peut être formé par un tube métallique coudé à chaud, ou par un coude tubulaire soudé à une extrémité d'un tube rectiligne, soudé au niveaV de l'extrémité ouverte 23 obtenue par perçage dans le tube 12 1-122, et maintenu éventuellement contre le conducteur 121 par soudure indiquée en 27. Les tubes métalliques sont par exemple en cuivre, en laiton ou autre alliage métallique convenable, et sont disponibles dans le commerce, afin de réduire le coût du dispositif de protection. Le dispositif de protection peut être enfermé dans un boîtier étanche ou analogue. Le bottier peut-être constitué par un tube cylindrique de préférence en acier inoxydable, fermé aux extrémités et rempli de mousse de polyuréthane, ou analogue, pour maintenir immobile le dispositif de In particular, the end of the line 2, below the short circuit 24, is pressed against one of the external conductors of the main line, such as the conductor 12l. In practice, the conductors 121 and 122 can be formed by a metal tube. The conductor 22 can be formed by a hot bent metal tube, or by a tubular bend welded to one end of a straight tube, welded to the level of the open end 23 obtained by drilling in the tube 12 1-122, and optionally held against the conductor 121 by welding indicated at 27. The metal tubes are for example made of copper, brass or other suitable metallic alloy, and are commercially available, in order to reduce the cost of the protection device. The protective device can be enclosed in a sealed housing or the like. The shoemaker may be constituted by a cylindrical tube preferably made of stainless steel, closed at the ends and filled with polyurethane foam, or the like, to keep the device still.
protection. Le boîtier est représenté schématiquement en 3. protection. The housing is shown diagrammatically at 3.
L'intérieur du bottier 3 n'est pas accessible à l'utilisateur, afin The interior of the boot 3 is not accessible to the user, so
de constituer un ensemble compact.to constitute a compact unit.
Par ailleurs, selon l'invention, le dispositif de protection renferme un isolant 4 dont la matière homogène emplit tous les espaces à l'intérieur des conducteurs extérieurs 121, 122 et 22, et en particulier, le conducteur 131 et les interstices de coupure 141 et 142. Un tel remplissage permet d'éviter toute formation de cavité d'air entre conducteurs proches, notamment au niveau des extrémités libres des conducteurs 131 et 132, et ainsi, tout effet de claquage sous tension élevée. En outre, l'isolant est choisi de telle sorte que sa constante diélectrique est élevée afin de diminuer les dimensions du dispositif de protection, puisque la longueur d'onde est inversement proportionnelle à la racine carrée Furthermore, according to the invention, the protection device contains an insulator 4 whose homogeneous material fills all the spaces inside the external conductors 121, 122 and 22, and in particular, the conductor 131 and the cut-off gaps 141 and 142. Such a filling makes it possible to avoid any formation of an air cavity between close conductors, in particular at the free ends of conductors 131 and 132, and thus, any breakdown effect under high voltage. In addition, the insulator is chosen so that its dielectric constant is high in order to reduce the dimensions of the protection device, since the wavelength is inversely proportional to the square root.
de la constante diélectrique de l'isolant de la ligne. the dielectric constant of the line insulator.
De préférence, l'isolant 4 est une résine époxy polymérisable à froid. La résine est injectable sous pression, de préférence à travers le demiconnecteur 102 afin de remplir complètement le conducteur 131. L'injection de la résine peut être effectuée rapidement, sans précaution particulière, par des moyens - 6 - automatiques connus, ce qui diminue le coit de fabrication du dispositif. La constante diélectrique E de la résine époxy est Preferably, the insulator 4 is a cold polymerizable epoxy resin. The resin is injectable under pressure, preferably through the semiconnector 102 in order to completely fill the conductor 131. The resin can be injected quickly, without special precautions, by known automatic means, which reduces the cost of manufacturing the device. The dielectric constant E of the epoxy resin is
supérieure à 2,5 environ, typiquement égale à 4 environ. greater than approximately 2.5, typically equal to approximately 4.
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REV E N D I C A T IONSREV E N D I C A T IONS
1 - Dispositif de protection pour ligne coaxiale comprenant une section de ligne principale (1) ayant des conducteurs intérieur et extérieur coaxiaux (111-1 12;121-122)et une section de ligne fermée (2) ayant des conducteurs intérieur et extérieur coaxiaux (20, 22) respectivement- reliés aux conducteurs intérieur et extérieur de la section de ligne principale, caractérisé en ce que lesdits conducteurs - intérieur et extérieur (111-112, 20; 12 1-1222 22) sont isolés complètement sur toute leur longueur 1 - Protection device for coaxial line comprising a main line section (1) having coaxial inner and outer conductors (111-1 12; 121-122) and a closed line section (2) having coaxial inner and outer conductors (20, 22) respectively- connected to the interior and exterior conductors of the main line section, characterized in that said conductors - interior and exterior (111-112, 20; 12 1-1222 22) are completely insulated over their entire length
par un matériau isolant (4).by an insulating material (4).
2 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau isolant (4) a une constante diélectrique supérieure 2 - Device according to claim 1, characterized in that the insulating material (4) has a higher dielectric constant
à 2,5 environ, et de préférence égale à 4 environ. at approximately 2.5, and preferably equal to approximately 4.
3 - Dispositif conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau isolant (4) est une résine époxy de préférence injectable par une extrémité (102) de la section de ligne 3 - Device according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating material (4) is an epoxy resin preferably injectable by one end (102) of the line section
principale (1) et polymérisable à froid. main (1) and cold polymerizable.
4 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 4 - Device according to any one of claims 1
à 3, caractérisé en ce que la section de ligne fermée (2) est coudée à 90 à partir d'une extrémité (21, 23) connectée à la section de ligne principale (1), et rabattue contre le conducteur extérieur (12!-122) de la section de ligne principale (1) et parallèlement to 3, characterized in that the closed line section (2) is bent at 90 from an end (21, 23) connected to the main line section (1), and folded back against the outer conductor (12! -122) of the main line section (1) and in parallel
à celui-ci.to this one.
- Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 - Device according to any one of claims 1
à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de découplage électrique (131, 132) entre des extrémités de l'un des conducteurs intérieur et extérieur (111-112, 121-122) de la to 4, characterized in that it comprises electrical decoupling means (131, 132) between ends of one of the inner and outer conductors (111-112, 121-122) of the
section de ligne principale (1).main line section (1).
6 - Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de couplage (131, 132) desdites extrémités (111, 112) du conducteur de la section de ligne principale comprennent un conducteur cylindrique creux (131) prolongeant l'une desdites extrémités (111) et un conducteur (132) prolongeant l'autre extrémité (112) et contenu coaxialement dans 6 - Device according to claim 5, characterized in that the coupling means (131, 132) of said ends (111, 112) of the conductor of the main line section comprise a hollow cylindrical conductor (131) extending one of said ends (111) and a conductor (132) extending the other end (112) and contained coaxially in
ledit conducteur creux (111) à travers ledit matériau isolant (4). said hollow conductor (111) through said insulating material (4).
- 8 - 7 - Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que ledit conducteur (132) contenu dans ledit conducteur creux (131) a une longueur sensiblement égale à un quart de longueur d'onde. 8 - Dispositif conforme à la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une extrémité (21) du conducteur intérieur (20)- de la section de ligne fermée (2) est reliée audit conducteur creux (132) formant partie d'une extrémité découplée du conducteur - 8 - 7 - Device according to claim 6, characterized in that said conductor (132) contained in said hollow conductor (131) has a length substantially equal to a quarter wavelength. 8 - Device according to claim 6 or 7, characterized in that one end (21) of the inner conductor (20) - of the closed line section (2) is connected to said hollow conductor (132) forming part of a decoupled conductor end
intérieur de la section de ligne principale (1). inside the main line section (1).
9 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 9 - Device according to any one of claims 1
à 8, caractérisé en ce qu'il est contenu dans un bottier (3), de to 8, characterized in that it is contained in a case (3), of
préférence étanche et en matière inoxydable. preferably waterproof and made of stainless material.
- Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est maintenu dans le bottier (3) au moyen de mousse - Device according to claim 9, characterized in that it is held in the case (3) by means of foam
polyuréthane ou analogue remplissant le bottier. polyurethane or the like filling the shoemaker.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8415396A FR2571550B1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | PROTECTION DEVICE FOR COAXIAL LINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8415396A FR2571550B1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | PROTECTION DEVICE FOR COAXIAL LINE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2571550A1 true FR2571550A1 (en) | 1986-04-11 |
| FR2571550B1 FR2571550B1 (en) | 1987-12-11 |
Family
ID=9308430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8415396A Expired FR2571550B1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | PROTECTION DEVICE FOR COAXIAL LINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| FR (1) | FR2571550B1 (en) |
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| FR2571550B1 (en) | 1987-12-11 |
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