Brevet FR2005676A1 — publié le 19691212

La présente invention concerne une ligne à retard d,ondes ultra-sonores» comportant -un milieu de retard constitué par un verre présentant une composition nouvelle et des caractéristiques excellentes. 5 Généralement, une ligne à retard d'ondes ultra—sonores com*« porte un milieu pour la transmission des ondes ultra-sonores, un transducteur monté sur une partie appropriée de la surface du milieu pour traduire les signaux électriques en signaux mécaniques et un autre transducteur destiné à convertir les signaux mé-■jO caniques en signaux électriques, La construction la plus simple d'une ligne à retard de ce type comporte un transducteur d'arrivée et un transducteur de sortie fixés aux extrémités respectives d'un milieu. Les signaux électriques du transducteur d'entrée sont convertis en signaux mécaniques (ondes ultra-sonores de cisaille-. 15 ment ) qui à leur tour se transmettent à travers le milieu- et atteignent le transducteur de sortie par lequel les signaux mécaniques sont à nouveau convertis en signaux électriques. Dans ce cas, les signaux sont retardés du temps nécessaire pour que les signaux mécaniques passent à travers le milieu. Il s'ensuit 20 que la durée de retard est définie comme étant la différence de temps entre les sections d'entrée et de sortie. 1 Les caractéristiques de la ligne à retard dépendent du temps de retard, du coefficient de température en .fonction du temps de retard et de l'ampleur de l'affaiblissement des signaux, 25 etc* Diverses figues à retard présentant des formes différentes et constituées par des matières diverses ont été proposées. Généralement, les lignes à retard sont constituées en quartz, en verre, en matières céramiques, en métaux, etc., et les matières du type qui provoque des réflexions multiples ont été aussi pro-30 posées de façon à fournir une ligne à retard de dimension ramassée et capable d'augmenter la durée du retard» Les lignes à retard d'ondes ultra-sonores ont trouvé de nombreuses applications dans des domaines divers tels que la télévision, les radars, les compressions de largeur de bandes, les 35 calculateurs électroniques, etc. Dans ce cas, les lignes à retard doivent avoir un coefficient de température en fonction de la durée de retard plus faible, et une plus faible atténuation des signaux dans le milieu retardateur. La ligne à retard classique fabriquée en quartz fondu présente un coefficient de température en fonction de la durée de retard de l'ordre d'environ 8 x BADOWÎUWAi 69 10598 2 2005676 ce qui n'est pas suffisant pour l'application à la télévision en couleur selon le système PAL, qui exige un coefficient de tem- —6 pérature inférieur à 3 x 10 /°C. Oe problème n'a pas encore pu être résolu de façon satisfaisante parce que même la matière 5 vitreuse améliorée présente un coefficient de (t à 5) x 10~5/°0. Cependant, dans le cas de la ligne à retard du type à réflexions multiples, il -est nécessaire d'avoir recours à une opération d'usinage précise, de façon à ce que le verre soit avantageux du point de vue de son usinage. 10 En ce qui concerne l'atténuation, le quartz présente le facteur d'atténuation le plus faible parmi les verres, avec une valeur de 2 x 10~^ dB par cycle, dans la gamme supérieure à 1 MHz. Dans le cas du verre ordinaire, ce facteur d'atténuation est de l'ordre de 10 x 10 à 50 x 10 cLB* ce qui est fort loin de la 15 valeur satisfaisante appliquée en pratique» Compte tenu de ce qui précède, le but principal de la présente invention est de fournir une ligne à retard d'ondes ultra— sonoresprésentant un coefficient de température en fonction du temps de retard plus faible, et un facteur d'atténuation de signal 20 plus faible. Conformément à la présente invention, la température T0 à laquelle la durée du retard devient minimale peut être modifiée régulièrement dans une gamme de températures s'écartant .légèrement de la température ambiante par le choix approprié de la composi-25 tion du milieu de transmission de l'onde ultra-sonore » Par exemple, lorsque la température de fonctionnement est comprise entre —60 et + 90°C,.. le coefficient de température en fonction de la durée de retard de la ligne à retard selon la présente invention peut •—6 être amené à. être inférieur à 1,5 x 10~ /°C. 30 En bref, la présente invention fournit une ligne à retard d'ondes ultra-sonores comportant un milieu de retard fabriqué en un verre présentant la composition de 57 à 78 $> en poids de SiOgj de 0 à 3 PbOf de 0 à 11 $ en poids de îï^Q et de 0 .à 20 % en poids de KgO avec- une quantité totale de + K^O comprise entre 3 et 20 fc en poids, et dans une large gamme de température centrée autour de la température ambiante, le coefficient de température pouvant être amené à moins de 1,5 x 10~^/°G et le facteur d'atténuation pouvant être abaissé à moins de 10 x 10-^ dB par cycle au-dessus bad ORIGINAL 69 10598 3 2005676 de ! MHz. On peut régler le coefficient de température de la ligne à retard en verre psj? la composition du verre lorsqu'il est graduellement refroidi suffisamment, mais il varie généralement en 5 fonction de la gamme de température choisie, la relation entre la durée du retard et l'écart ATT dû à la différence de température peut être exprimé par ; ar/r = a(T - io}2 dans laquelle a est une constante, •|0 Ïq® température à laquelle la durée de retard est minimale, et ï = température mesurée On voit que d'après cette équation, pour abaisser le coefficient de température, il est nécessaire que soit au milieu de 15 la température de fonctionnement choisie. Dans le verre selon la présente invention» dont la composition a été décrite ci-dessus, les composants SiOg, AlgO^ et PbO présentent la caractéristique de déplacer vers le côté positif, et Alo0, a une grande influence à cet égard, tandis 20 que PbO n'a qu'une faible influence. D'autre part, les composants NagO et EgO ont tendance à déplacer remarquablement vers le côté négatif. Parmi ces deux composants ÏTagO est plus puissant que E^O« En conséquence, en choisissant convenablement les proportions de ces composants, on peut centrer la température 25 dans la gamme de température de fonctionnement. Cependaiti» la ligne à retard est habituellement utilisée à la température ambiante, de sorte que lorsque (ïfegO + 2^0) est en quantité supérieure à 20 # en poids, la quantité des composants restant n'est pas suffisante pour déplacer la température du 30 côté positif, ce qui abaisse la température ï à une température bien plus basse que la température ambiante® D^autre part, lorsque (ïFagO + KgCO est en quantité inférieure à 9 $ en poids, la température T est augmentée bien au-dessus de la température ambiante,. Ainsi, lorsque (îfegO + K^O) est comprise entre 9 et 20 $ en poids5 35 une combinaison appropriée des autres composants^ de 57 à 78 fa en poids de SiOg, de 8 à 19 ^ en poids de PbO et de 0 à 9 f° de A120 peut établir la température T0 au voisinage de la tempe*» rature ambiante. Conformément à la présente invention^ en plus des composants bad original 69 10598 4 2005676 ci-dessus décrits on peut ajouter moins de 10 fo en poids d'oxydes ou de fluorures vitrifiables comme clarifiants', tels que SbgO^ ou AsgO^o la présente invention sera décrite avec plus de détails 5 en référence au dessin annexé sur lequel" : . la figure 1 représente une ligne à retard typique en forme de barreau, et — la figure 2 est un graphique illustrant lgéelation entre le taux de variation de la durée de. retard et la température des 10 exemples selon la présente invention» On indique au Tableau I les compositions (N° 1 à. N° 11) • du verre selon la présente invention, avec des composants qui sont dans les gammes ci-dessus décrites et celles (F0 12 à P 14) en verre ordinaire (flint-glass) et les coefficients de tempé-15 rature en fonction de la durée de retard (de 0 à 50°C). bad ORIGINAL 69 10598 5 2005676 TABLEAU I (Compositions # en poids) Yerre ÎTO. Composition 1 2 3 4 5 6 7 Si02 58,0 59,0 60,5 63,5 66,0 66,0 66,5 5 AZL2°3 4,5 3,5. 8,5 5,0 2,5 2,5 2,5 Fa20 4,0 10,5 6,0 6,0 3,0 6,0 E2O 12,5 .19,5 1,5 6,5 6,5 9,0 6,0 PbO 19,0 16,0 17,0 17,0 17,0 17,0 17,0 Sb2°3 1,0 t,o 1,0 0,9 1,0 1,0 0,9 10 AS2°3 1,0 1,0 1,0 0,5 1,0 1,0 0,5 F 0,6 0,6 15 Coefficient de température en x Î0"6/°C 2 3 1 1 1 3 1 • 8 9 . 10 11 12 13 14 Si02 68,0 69,5 75,5 77,5 56,0 48,0 41,0 A12°3 0,5 2,5 ITa20 6,0 9,0 6,0 6,0 4,0 4,0 20 T# 6,5 6,5 6,5 7,0 6,0 8,0 PbO 17,0 17,0 10,0 .8,0 32,5 ; 41,5 50,5 Sb20^ 0,9 1,0 0,9 0,9 AS2°3 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 P 0,6 0,6 0,6 25 Coefficient de température en x 10~6/°C 2 5 4 4 25 34 ^ 24 69 10598 6 2005676 Ainsi qu'il est clairement visible d'après le Tableau I, tous les verres selon la présente invention présentent des coefficients de température en fonction de la durée de retard inférieurs à ceux des verres ordinaires et un facteur d'atténuation 5 inférieur à 10 x 10-^ dB par cycle au-dessus de 1 MHz» En conséquence, on peut appliquer la présente invention à diverses lignes à retard (par exemple, le verre n° 5 présente un facteur d'atté-nuation de 8 x 10"^ dB par cycle"mesuré à la fréquence de 5 MHz), les relations entre la température et la vitesse de varia-10 tion dans la durée de retard de verres du Tableau I sont indiquées à la figure 2, et les coefficients de température en fonction de la durée de retard obtenus d'après ces courbes sont présentés au Tableau II. 15 20 Ainsi, il existe une relation de a (T - T^} telle que décrite ci-dessus, pour laquelle il est préférable d'utiliser le verre présentant une, température spécifique T » dans une gamme O 25 de températures telle que T^°0 à T^C, qui satisfasse approximativement la relation 2 TQ = T^ + Tg"ainsi qu'on le voit clairement d'après la figure 2 et le Tableau II„ Par exemple, dans le cas de verras M0 5 et 7 du Tableau II,la gamme de températures de fonctionnement est comprise entre O et 50°C ; dans le cas du ÏT° 4£ 30 de 15 à 65°C, dans le cas du U° 6, de 30 à 80°C« La présente invention a'été décrite en référence particulière à certaines formes de réalisation, mais il est bien entendu que des variantes et des modifications peuvent lui être apportées sans ssécarter de son esprite BAD ORIGINAL TABLEAU II Yerres F0 Coefficients de température en X' 10"6/°C 0 à 50°C 15 à 6SffC 30 à 80°C O(x 10 5/°C) T0(°C) 5 7 4 6 1,0 1,3 1,0 2,7 1,8 2,1 0,6 1,6 2,5 4?6 1,3 0,7 2,3 8,8 3,6 4*0 4,5 28,0 37,5 59,5 69 10598 7 2005676 REVENDICATION Terre utilisable pour une ligne à retard d*ondes ultrasonores, caractérisé en ce qu'il présente une composition pondérale de 57 à 78 % de SiOg» de 0 à 9 ^ de AlgO^, de 8 à 19 fo de PbO, de O à 11 ^ de NagO, de O à 20 $ de EgO, la quantité totale de NagO + KgO étant comprise entre 9 et 20