Brevet FR2009815A1 — publié le 19700213

L'invention concerne un circulateur bande du type à ferrites à quatre portes, destiné à raccorder de manière non réciproque des circuits pour micro-ondes dans un câble coaxial. La technique récente des circuits pour micro-ondes, en apportant notamment son concours aux transmissions par radio, a largement fait appel à des composants non réciproques dans un guide d'ondes et dans un câble coaxial, tel en particulier que les isolateurs ou atténuateurs unidirectionnels et les circulateurs. Dans les premiers comme dans les seconds, on utilise largement des ferrites ou des grenats (matières ferromagnétiques pour champs électromagnétiques à très haute fréquence) prémagnétisés, avec des champs magnétiques extérieurs orientés., soit. dans la direction de la transmission (en utilisant l'effet rotatoire de Faraday), soit dans la direction perpendiculaire à celle-ci. Ce second mode est de loin le plus utilisé et c'estjustement à lui qu'il sera fait référence ci-après. On sait que si une jonction à trois portes ou davantage dans un guide d'ondes ou dans un câble coaxial comporte, en son centre, un noyau cylindrique ou prismatique de ferrite ou de grenat, magnétisé perpendiculairement à la direction de propagation du flux électromagnétique qui parcourt cette jonction, celle-ci prend un comportement non réciproque en ce qui concerne la direction du flux. Autrement dit, si le flux pénètre par une porte A, on peut le faire sortir en quasi totalité par une autre porte B et dans une proportion pratiquement nulle par les autres portes existantes. Inversement, si on le fait entrer par la porte B, il ne sortira pas par A, comme tel serait le cas en disposition réciproque, mais par une autre porte.A l'heure actuelle, la manière la plus commode et la plus fructueuse pour obtenir des circulateurs à quatre portes consiste-à raccorder côte à côte (comme le montre la figure 1) au moyen dtune porte commune, deux circulateurs en Y. Mais cela entraîne une dépense notable de moyens, en ce sens qu'on en arrive pratiquement à doubler le matériel nécessaire à la construction d'un seul circulateur en Y, ainsi qu'à doubler l'encombrement relatif, comme on peut ltobserrer dans la figure 1. Lrinvention offre une solution plus simple par rapport à celle qui vient d'être décrite, n'exigeant qu'un seul champ magnétique extérieur et, par suite, deux aimants permanents seulement à la place de quatre. Il en résulte un encombrement réduit, du fait que la nouvelle disposition des connecteurs sur les bases permet de-réduire l'épaisseur des cxrcalateurs individuels supérposés, épaisseur qui, dans la position indiquée dans la figure 1, est par contre déterminée par le diamètre--des connecteurs eux-memes situés dans la psaroi cylindrlque des cir- culateurs.D'autre part, le mode d'insertion dans les. circuits du nouveau circulateur introduit une économie notable de place, ce qui rend l'invention particulièrement appropriée à la résolution de problèmes de miniaturisation. A cette fin, le dispositif de l'invention fait encore appel à deux calculateurs en Y dans un câble coaxial, > superpo- sés et modifiés de sorte que les connecteurs des quatre portes du circulateur ainsi obtenus soient situés symétriquement à 600 par rapport à un plan de symétrie qui passe par l'axe commun des deux calculateurs en Y, et qu'ils soient opposés par paires et perpendiculaires aux bases circulaires planes. de l'enveloppe cylindrique des circulateurs en Y. C'est à travers ces bases et non plus à travers la paroi latérale qu'ils pénètrent à l'intérieur de la cavité résonnante pour être soudés individuellement au conducteur central plat de la ligne en bande particulière. Les deux circulateurs en Y superposés coaxialement communiquent entre eux par un connecteur dont l'axe est parallèle à l'axe commun des deux circulateurs, le tout étant disposé à l'intérieur de l'enyeloppe, dans la plan de symétrie des connecteurs externes. Une forme de réalisation de l'invention est ci-après décrite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés. La figure 1 représente un circulateur à ferrite pour microondes dans un câble coaxial à quatre portes (1,2,3,4) obtenu en accouplant deux circulateurs en Y au moyen d'un connecteur externe commun 5. La figure 2 est une vue par dessus du circulateur selon l'invention. La figure 3 est une coupe du circulateur de l'invention selon deux plans qui passent par l'axe de symétrie etwqui ont été respectivement indiqués dans la figure 2 par les lignes a et b. Parmi les deux circulateurs en Y raccordés sur le même plan, la figure 1 représente celui de droite en coupe et celui de gauche en plan. Le chiffre de référence 6 désignela paroi qui limite latéralement la cavité cylindrique 7 ; il désigne l'un des trois conducteurs de bande qui convergent dans le conducteur central. Au-dessus et au-dessous de ce conducteur central s'appuie un disque de ferrite ou de grenat 10, lequel est magnétisé transversalement au moyen de deux aimants permanents (8 désignant l'un de ces aimants, qui prend appui sur la surface circulaire plane extérieure 9 de l'enveloppe). Dans le circulateur de la figure 1, un flux.d'énergie électromagnétique qui pénètre par la porte 1 traverse la connexion 5 et sort par la porte 3 ou par la porte 4, et un flux qui entre par la-porte 3 ou, respectivement, par la porte 4 selon la direction du flux magnétique qui traverse les ferrites du circulateur de gauche, sort par la porte 2 ; 12 désigne le conducteur central cylindrique du connecteur 1. Il apparaît manifestement que l'épaisseur de l'ensemble est déterminée par le diamètre des connecteurs externes. Pour en venir à la description des figures 2 et 3, on appellera 17 le connecteur qui est opposé au conducteur 16, et qui n'apparaît pas dans ces figures. Les connecteurs 15, 16, 17, 18 sortent perpendiculairement aux bases circulaires respectives de l'enveloppe, le connecteur restant 19 étant entièrement à l'intérieur de l'ensemble. Pour faciliter la fabrication de l'enveloppe, celle-ci est obtenue par la superposition de trois parties en forme de disque, désignées dans la figure 3 par les chiffres 22, 23, 24. Les chiffres 25 et 26 désignent les aimants permanents de l'unique champ de magnétisation, tandis que le chiffre 27 indique un noyau de substance ferromagnétique à perméabilité élevée, ayant pour rôle de réduire la longueur et, par suite, la réluctance du circuit magnétique. Les chiffres 28, 29s 29', 30 désignent quatre disques de ferrite tels qu'on en utilise ordinairement dans les circulateurs usuels à trois portes. Selon un comportement analogue à celui qui a été décrit à propos de la figure 1, le flux électromagnétique qui entre par la porte 15 parcourt la ligne 20, dévie d'un angle de 1200 sur la connexion intérieure 19, et par l'intermédiaire de celle-ci, passe sur la ligne 21 du circulateur soussjacent pour dévier de nouveau vers la porte 18 et sortir par celle-ci. Il en va de même pour les portes 17 et 16. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATION Circulateur à bande à quatre portes, du type obtenu par la réunion de deux circulateurs en Y, caractérisé'par le fait que les deux circulateurs en Y sont superposés coaxialement et communiquent entre eux par un connecteur intérieurà l'ensemble, dont l'axe est parallèle à l'axe commun des deux circulateurs et en ce que les autres connecteurs extérieurs,opposés par paire, sortent perpendiculairement des bases circulaires planes respectives de l'enveloppe cylindrique ; les deux aimants permanents étant logés dans ces bases, coaxialement par rapport au circulateur et un cylindre de substance ferromagnétique étant disposé entre les ferrites des circulateurs individuels qui composent l'ensemble, réalisé en plusieurs parties associables.