Brevet FR2002015A1 — publié le 19691003

L'invention concerne des lignes à retard ultra-sonores comprenant un corps solide, par exemple du quartz ou du verre, que l'on fait traverser par un signal acoustique ultra-sonore en vue de retarder celui-ci entre ses instants d'application 5 et d'extraction. Pour de telles lignes à retard, il est connu de donner au corps une forme telle que l'onde ultra-sonore du signal rencontre des surfaces réfléchissantes périphériques internes l'obligeant à suivre diverses directions en vue d'augmenter son temps de transit à travers une quantité minimale de matière soli-10 de du corps. On sait également que la longueur du trajet total imposé à l'onde ultra-sonore peut être augmentée en pratiquant dans le corps solide des ouvertures de forme spéciale destinées à obtenir des surfaces réfléchissantes additionnelles. Pour agir.de la sor-15 te, il est nécessaire que les ouvertures soient dimensionnées et positionnées de façon très précise pour obtenir des résultats convenables. L'emploi de ce genre de lignes à retard pose plusieurs problèmes dont certains concernent la matière solide du corps 20 et ses propriétés thermiques. Des lignes à retard pour des longueurs d'onde égales à plusieurs MHz nécessitent un dimensionne-ment très précis pour réduire la dissipation interne et fournir une source d'extraction fidèle. Ceci nécessite l'emploi d'une matière solide présentant un coefficient de température très 25 faible. On connaît un verre spécial présentant ces caractéristiques, mais ce verre est d'un prix d'achat relativement élevé; toutefois, toute précaution qui permet une réduction de la masse totale de la matière solide ne facilite pas seulement la solution des problèmes thermiques mais réduit le prix de revient global. 30 Dans certains systèmes de récepteurs de télévision en couleur, pour réaliser un retard de signal désiré , il faut utiliser des moyens assurant un fonctionnement fidèle des systèmes et se prêtant en outre à être fabriqués en grandes séries moyennant un prix de revient très faible. 35 De plus, il est nécessaire, dans ces lignes à retard, d'empêcher un couplage de signal direct entre les points d'application et d'extraction du signal, un tel couplage pouvant masquer le signal retardé désiré par un signal non retardé de forte amplitude arrivant au point dfextraction. Un autre problème est la 40 suppression de trajets de signal alternatifs qui contribuent à la 69 03434 2 2002015 forme d'un train de signaux perturbateurs secondaires dont chacun a une durée différente, et qui rendent difficile l'extraction du signal retardé désiré. Le but de l'invention est de fournir une ligne à retard 5 de construction simple dans laquelle la masse totale de la matière formant la ligne est réduite de façon qu'il ne soit plus nécessaire de mettre en oeuvre des procédés de fabrication coûteux et que soit obtenue une performance électro-acoustique meilleure. 10 Conformément à l'invention, une ligne à retard ultra sonore comprenant un corps solide traversé par un signal ultrasonore ondulatoire qui est réfléchi suivant diverses directions dans ce corps pour augmenter le retard entre ses instants d'application et d'extraction est caractérisée en ce que, sur le trajet 15 suivi par le signal, le corps comporte au moins une face réfléchissante formée par la paroi latérale d'une fente s'étendant dans ce corps à partir d'un face extérieure de celui-ci. Pour tirer le meilleur parti possible d'une quantité déterminée de matière solide, la ligne peut comporter plusieurs fentes 20 dont les deux parois latérales peuvent servir de faces réfléchissantes. En outre, si la configuration géométrique du trajet du signal réfléchi est agencée de façon qu'un nombre impair de directions existe entre les endroits de réflexion sur la même paroi de fente ou la paroi de fente associée, on obtient l'avantage que l'o-25 rientation angulaire n'est pas liée à des critères sévères de précision et acquiert des propriétés lui permettant de supprimer automatiquement des faibles défauts angulaires. En outre, l'emploi de fentes destinées à former des parois réfléchissantes à l'avantage de réduire des signaux secondaires 30 perturbateurs du fait que le trajet imposé au signal peut être mieux contrôlé par la barrière d'atténuation relativement élevée obtenue par l'absence de toute matière dans la fente. Ceci réduit au minimum toute transmission de signal à travers la fente. On peut remarquer qu'il est déjà connu d'agencer des 35 entailles dans les faces extérieures d'un corps solide formant une ligne à retard. Ces entailles doivent empêcher que des ondes secondaires puissent parvenir au transducteur de sortie. Toutefois, ces entailles ne forment pas des parois réfléchissantes pour le signal désiré. 69 03434 3 2002015 La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment 1'invention peut être réalisée. Les figures 1 à 5 illustrent cinq modes de réalisation 5 différents d'une ligne à retard conforme à l'invention. La figure 1 montre un corps 1 en matière solide de section transversale pratiquement rectangulaire, réalisé par exemple en verre. Ce corps 1 est chanfreiné en deux endroits et présente ainsi des faces 14 , 15 sur chacune desquelles est 10 placé un transducteur A, B, la face 14 formant -un angle de 135° avec les faces 17, 18 du corps 1, et la face 15 formant un même angle avec les faces 18, 19 du corps. Le transducteur d'entrée A reçoit un signal électrique qu'il convertit en un signal ultrasonore acoustique. Ce dernier se propage sous forme d'une onde 15 à travers le corps 1 et atteint, après un .certain nombre de réflexions, le transducteur B qui reconvertit l'onde en un signal électrique. Le temps que cette onde met pour couvrir le trajet en pointillés sur la figure 1 entre"le transducteur A et le transducteur B, détermine le retard entre l'instant d'application du si-20 gnal électrique fourni au transducteur A et l'instant de prélèvement du signal électrique disponible au transducteur B. De préférence, on utilise des transducteurs piézo-électriques polarisés de façon que soient produites des vibrations de cisaillement, de sorte que la réflexion totale à chacune des faces réfléchissantes -25 a lieu sans conversion d'énergie desdites vibrations de cisaillement en vibrations longitudinales. Conformément à l'invention, une fente 2, réalisée par exemple à l'aide d'une scie et présentant des faces parallèles, est prévue dans le plan de symétrie du corps 1, de sorte que les 30 ondes provenant du transducteur A sont d'abord réfléchies sur la paroi gauche de la fente 2 et ensuite sur les faces extérieures rectangulaires 16, 17, 18, 19 et 20 du corps 1, après quoi les ondes sont réfléchies sur la paroi droite de la fente 2 pour parvenir finalement au transducteur B. On remarque donc que de ma^ 35 nière simple, les ondes ont été obligées de suivre un trajet prolongé. En outre, des ondes secondaires ont été supprimées par la fente 2. L'angle suivant lequel l'onde ultra-sonore rencontre les différentes faces réfléchissantes est partout égal à 45°. Toutefois, pour suivre le trajet ainsi défini, il est nécessaire que 40 dans ce mode de réalisation, l'angle ~3, égal à 90°, entre la 69 03434 4 2002015 fente 2 et les faces 16 et 20 soit respecté de façon très précise. Dans la ligne à retard montrée par la figure 2, le trajet de signal en pointillés est obtenu après que dans des endroits -5 appropriés, on a établi des fentes 2 et 4 formant des angles 5, 6 de 90° avec les faces 21 et 22 du corps 1. Suivant ce mode de réalisation aussi, l'onde ultra-sonore frappe les faces réfléchissantes suivant des angles de 45°. Toutefois, après avoir été réfléchie sur une paroi de la fente 2, l'onde doit parcourir-un 10 nombre impair (cinq) de portions de trajet de directions différentes avant d'être réfléchie sur l'autre paroi de la fente 2; l'orientation des angles 5 et 6 égaux à 90°, n'est pas critique et des défauts angulaires induits dans les signaux réfléchis sont supprimés automatiquement. Suivant ce mode de réalisation, les 15 fentes 2 et 4 causent également une réduction des signaux secondaires (perturbateurs), alors qu'en outre la formation de tout trajet de transmission directe ou secondaire entre le transducteur d'entrée A et le transducteur de sortie B est exclue. La ligne à retard illustrée sur la figure 3 fournit un 20 accroissement de la longueur du trajet de l'onde et maintient les avantages des lignes à retard illustrées sur les figures 1 et 2. Le corps 1 représenté sur cette figure était à l'origine un corps carré de côté x, une face additionnelle 31, formant des angles de 135° avec les faces 32 et 33.» ayant été obtenue ensuite 25 par usinage du côté supérieur du corps. Les transducteurs A et B sont posés l'un à côté de l'autre sur la face 31, une fente 8, perpendiculaire à la face 34 approximativement au milieu de celle-ci, pénétrant' dans le corps 1 sur une distance environ égale à la moitié de la dimension x. Le trajet que suit l'onde sonore est 30 à nouveau indiqué par des traits pointillés. Le signal d'entrée peut être fourni au transducteur A ou au transducteur B. Du fait que le nombre de portions de trajet de directions différentes suivies par le signal entre les endroits où ont lieu les réflexions sur les deux parois de la fente 8 est 35 impair, à savoir cinq, l'orientation de l'angle J, égal à 90°, formé entre la fente 8 et la face 34 n'est pas critique du fait que le défaut angulaire induit dans l'onde du signal est supprimé automatiquement. Cet effet autosuppresseur est illustré sur la figure 3 où la fente 8 a été intentionnellement inclinée 40 légèrement. Une ligne à retard en verre ainsi conçue et destinée 69 03434 5 2002015 à un récepteur de télévision en couleur fonctionnant suivant le système PAL, avait les dimensions approximatives suivantes : x = 33 mm, y = 15 mm et Z = 6 mm. Largeur de fente : 1 mm environ 5 Longueur de fente : environ 15 mm retard réalisé : une période de ligne, c'est-à-dire 64 (jis, pour une fréquence de bande centrale de 4,4 Mc/s. La figure 4 montre un corps 1 présentant une section transversale ayant la forme d'un parallélogramme; les faces 10 41, 42, ainsi que les faces 43, 44 du corps forment entre elles des angles de 45% la face 42 présentant des fentes 8, 10,et la face 44 des fentes 9 et 11, ces quatre fentes étant perpendiculaires à la face dans laquelle elles ont été pratiquées. Dans cette ligne à retard, une seule paroi latérale de chacune des fen-15 tes 8, 9, 10 et 11 est utilisée à la fois. Le signal d'entrée ultra-sonore est fourni au transducteur d'entrée A, suit le trajet en pointillés et est prélevé par le transducteur de sortie B. Dans cette construction, un défaut d'orientation angulaire des fentes n'est pas automatiquement supprimé ce qui veut dire que 20 lesdits angles de 90° doivent être rigoureusement respectés, mais le fait de positionner lesdites fentes de façon que celles-ci soient convenablement écartées et placées en quinconce entre les transducteurs A et B, assure un degré élevé de découplage en ce qui concerne les signaux perturbateurs (secondaires) si on compa-25 re cette ligne aux lignes connues. La section transversale de la ligne à retard illustrée sur la figure 5 est pentagonale : deux faces 51 et 52 du corps en verre sont parallèles et forment un angle de 90° avec une troisième face 53, la quatrième 54 et la cinquième 55 des faces 30 de corps formant des angles de 135° avec les faces 51, 52 et portant les transducteurs A et B. Conformément à l'invention, une fente 56, positionnée à l'endroit d'intersection des faces 54 et 55, s'étend dans le corps 1 parallèlement aux faces 51 et 52 sur une distance pratiquement 'égale à la mi-longueur de celles-ci. 35 Le trajet suivi par les ondes sonores est à nouveau indiqué en pointillés. De nouveau,les faibles défauts d'orientation angulaire, des parois 51 et 52 n'influencent pas substantiellement le retard total réalisé et la direction suivant laquelle l'onde parvient au transducteur de sortie B. Toutefois, la fente 56 empêche 40 le couplage direct par radiation dispersée entre le transducteur 69 03434 6 2002015 d'entrée A et le. transducteur de sortie B. De ce qui précède, il découle clairement que des lignes à retard construites suivant la présente invention peuvent être fabriquées facilement et économiquement en grandes 5 séries. Une barre relativement longue en matériau approprié peut être profilée par exemple dans la forme désirée, alors que sur toute la longueur de la barre, on agence ensuite de façon précise un certain nombre de fentes. La fabrication de lignes à retard distinctes réside alors simplement dans la découpe de 10 portions de barre présentant les épaisseurs désirées. Les lignes à retard ou leurs constituants deviennent ainsi très bien reproductibles. Bien que l'invention soit décrite à l'aide de formes de réalisation et d'application déterminées, le technicien pourra 15 en réaliser de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. Les avantages de celle-ci peuvent être réalisés également dans des lignes à retard constituées par plusieurs couches, le trajet que suit le signal dans une des couches étant alors réfléchi en un point approprié vers une autre couche de façon que 20 le signal continue son trajet à travers celle-ci avant d'être prélevé au transducteur de sortie. 69 03434 7 2002015 REVENDICATIONS 1.-Ligne à retard ultra-sonore comprenant un corps solide traversé par un signal ultra-sonore ondulatoire qui est réfléchi suivant diverses directions dans ce corps pour augmenter le re-5 tard entre ses instants d'application et d'extraction, caractérisée en ce que, sur le trajet suivi par le signal, ce corps comporte au moins une face réfléchissante formée par la paroi latérale d'une fente s'étendant dans ce corps à partir d'une face extérieure de celui-ci. 10 2.- Ligne à retard suivant 1, caractérisée en ce que les deux parois d'au moins une fente agissent comme faces de réflexion pour le signal ultra-sonore. 3.- Ligne à retard suivant 1 ou 2, caractérisée en ce que le nombre de directions que comporte le trajet du signal entre un 15 endroit de réflexion d'une paroi latérale' de la fente et un endroit de réflexion de la paroi opposée de ladite fente est un nombre impair. 4.- Ligne à retard suivant 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'on a agencé la (les fente(s)) de façon à rendre minimal tout 20 couplage direct de signaux ultra-sonores secondaires dispersés entre le point où le signal est appliqué et celui où le signal est prélevé. 5.- Ligne à retard suivant 3 et 4, caractérisée en ce que le corps solide formant la ligne a une section transversale pentago- 25 nale du fait que le corps est limité par deux faces parallèles, deux faces dont une est parpendiculaire à l'une des faces parallèles précitées et dont l'autre est perpendiculaire à l'autre deedites faces, ainsi qu'une cinquième face formant un angle de 135° avec chacune de deux faces adjacentes, une fente, centrale et 30 perpendiculaire à une des faces situées vis-à-vis de la cinquième face, étant pratiquée dans le corps de la ligne à retard. 6.- Ligne à retard suivant 3 ou 4, caractérisée en ce que le corps solide formant la, ligne a une section transversale penta-gonale, du fait que le corps est limité par deux faces parallèles, 35 une troisième face perpendiculaire aux faces parallèles, ainsi , qu'une quatrième et cinquième face formant chacune un angle de 135° avec une des faces parallèles, une fente, située à l'intersection des quatrième et cinquième faces, s'étendant parallèlement aux faces parallèles sur une longueur égale environ à la mi-Ion- 69 03434 8 2002015 gueur de celles-ci. 7.- Une ligne à retard suivant 1, 2, 3* 4 ou 5» caractérisée en ce que le signal ultra-sonore est appliqué et prélevé par des transducteurs agencés sur des faces extérieures du corps soli- 5 de constituant la ligne. 8.- Procédé de fabrication d'une ligne à retard suivant 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une barre est profilée dans la forme désirée, est munie d'au moins une fente appropriée s'étendant à partir d'au moins une face extérieure de la barre à 10 l'intérieur de celle-ci, des lignes à retard distinctes d'épaisseurs voulues étant ensuite obtenues par simple découpage de la barre.