Brevet FR2124407A1 — publié le 19720922

i 2124407 La présente invention concerne des filtres de mode pour des guides d'ondes électromagnétiques de section circulaire destinés à être utilisés pour* établir une communication sur une longue distance paracheminement de signaux hyperfréquen-5 ces le long de guides d'ondes disposés de façon continue sur un trajet ou ligne de transmission approprié. Dans la propagation du mode électrique circulaire le plus bas (TE utilisant des guides d'ondes électromagnétiques de section circu2aire, il est de pratique courante drin-10 corporer dans le trajet ou ligne de transmission, à des endroits espacés sur sa longueur, des filtres de mode de façon à supprimer la propagation de modes non désirés introduits par des irrégularités de construction ou de courbure du ou des guides drondes. Dans les trajets ou lignes de transmission constitués par des 15 guides d'ondes électromagnétiques de section circulaire comprenant chacun une couche électroconductrice circonférencielle et continue, une forme commune de filtre de mode utilisée à cette fin est un guide d'ondes hélicoïdal comprenant une couche intérieure de spires rapprochées de fil de cuivre isolé recouvert par une 20 gaine amortissant sélectivement les oscillations. La présente invention a pour objet lrobtention, en vue d'une utilisation avec des guides d'ondes électromagnétiques de section circulaire, d'un nouveau filtre de mode qui est bon marché à fabriquer mais qui a une précision dimensionnelle 25 élevée. Conformément à la présente invention, un filtre de mode, sensiblement rigide et ayant une section circulaire, comprend une couche tubulaire intérieure d'une matière isolante et, s'étendant sur la surface extérieure de la couche isolante 30 sur la totalité de sa longueur, plusieurs bagues ou anneaux, continus dans le sens circonférenciel et mutuellement espacés, d'un revêtement électroconducteur ou au moins une hélice à spires rapprochées d'un revêtement électroconducteur. La rigidité requise du filtre de mode est assurée, 35 de préférence, par un corps de renforcement en matière électroisolante, qui entoure les bagues électroconductrices ou hélice et qui peut être constitué de plusieurs couches de fibre de verre agglomérée par de la résine ou en toute autre matière de renforcement appropriée. Au moins une des couches de matière amortis-40 sant sélectivement les oscillations, par exemple une Mnde de 72 03514 2 2124407 verre contenant du graphite ou toute autre matière électroconduc-trice, est prévue, de préférence, entre les bagues électroconductrices ou l'hélice et le corps de renforcement. Le filtre de mode peut comporter un écran conducteur extérieur, par exemple 5 une mince chemise d'acier ou une gaine de fil métallique tressé. Les filtres de mode conformes à la présente invention peuvent être utilisés en combinaison avec plusieurs guides d'ondes électromagnétiques sensiblement rigides ayant une section circulaire et comportant chacun une couche électrocon-10 ductrice circonférencielle et continue s'étendant sur la totalité de sa longueur de façon à constituer un trajet ou ligne de transmission qui comporte des filtres de mode répartis à intervalles sur sa longueur et qui, grâce à la construction sensiblement rigide des guides d'ondes et des filtres de mode, a une précision 15 dimensionnelle élevée. C'est pourquoi la présente invention couvre une ligne de transmission formée de plusieurs guides d'ondes électromagnétiques de section circulaire, sensiblement rigides et comportant chacun une couche électroconductrice circonférencielle et 20 continue s'étendant sur la totalité de sa longueur, les guides d'ondes adjacents d'au moins une des paires, et de préférence de chaque paire, de guides d'ondes adjacents étant reliés bout à bout par un filtre de mode conforme à la présente invention. Les guides d'ondes adjacents et les filtres de 25 mode sont de préférence raccordés par des connexions emboîtables, c'est-à-dire à parties mâle et femelle. Une telle connexion à parties mâle et femelle peut être effectuée au moyen d'un dispositif distinct établissant des connexions à parties mâle et femelle avec un guide d'ondes et un filtre de mode mais, de préférence, 30 le filtre de mode peut lui-même constituer le dispositif connecteur pour établir la connexion à parties mâle et femelle entre les guides d'ondes adjacents et, à cette fin, chaque extrémité du filtre de mode peut être configurée de manière à former une partie femelle dans laquelle s'ajuste une extrémité d'un guide d'ondes. Dans 35 une variante, les extrémités de chaque guide d'ondes peuvent être configurées de façon à former des parties femelles dans chacune desquelles s'ajuste une extrémité d'un filtre de mode constituant un dispositif connecteur. Selon un autre aspect de la présente invention, 40 la demanderesse a créé un procédé de fabrication d'un filtre de 72 03514 3 2124407 mode sensiblement rigide conforme à la présente invention, ce procédé consistant à appliquer une couche circonférencielle continue de métal électroconducteur à un mandrin de section circulaire et, avant ou après l'enlèvement du mandrin de la couche électroconduc-5 trice ainsi formée, à enlever des parties ou une partie de la couche, de façon à former plusieurs bagues ou anneaux continus dans le sens circonférenciel et mutuellement espacés ou au moins une hélice à spires rapprochées en métal électroconducteur. Les dimensions des bagues continues ou bien 10 de l'hélice ou des hélices ainsi formées sont telles que le filtre de mode supprime, au moins dans une mesure notable> la propagation des modes indésirables dans une ligne de transmission dont le filtre de mode fait partie. La couche tubulaire intérieure de matière iso- _ _ « -*Hr -» « 15 lante peut être formée au préalable ou peut être appliquée sous forme d'un revêtement à la surface intérieure du filtre de mode et, dans les deux cas, elle est de préférence introduite dans le filtre de mode ou appliquée à ce filtre après que le mandrin a été enlevé, mais elle peut être appliquée initialement sur le mandrin 20 ou peut constituer elle-même la partie extérieure du mandrin sur lequel est formée la couche électroconductrice. Dans les deux cas, une mince couche de matière qui facilite l'enlèvement du mandrin, par exemple, un revêtement de graphite, est de préférence appliquée au mandrin avant la formation de la couche conductrice. 25 La couche électroconductrice circonférencielle et continue peut être formée par dépôt électrolytique, pulvérisation ou dépôt sous vide d'un métal, par exemple du cuivre ou par tout autre procédé approprié. On peut former les bagues espacées mutuellement ou l'hélice en métal électroconducteur en appliquant 30 initialement au mandrin plusieurs bagues continues dans le sejis circonférenciel et mutuellement espacées ou au moins une hélice à spires rapprochées d'un revêtement isolant dont peut être facilement enlevé le métal électroconducteur, par exemple par attaque à l'acide ou, dans le cas où il n'y a pas de"couche tubulaire 35 intérieure de matière isolante dans le filtre de mode tant que le mandrin n'a pas été enlevé, on peut former la couche électroconductrice continue puis, quand le mandrin a été enlevé, on peut enlever des parties ou une partie appropriée de la couche conductrice par usinage de façon à former les bagues mutuellement espacées 40 ou l'hélice de métal électroconducteur. 72 03514 4 2124407 Une couche de matière électro-Isolante;, par exemple une fibre de verre agglomérée par de la résine., est normalement appliquée sur les bagues ou l'hélice de métal électroconducteur, et une ou des couches de matière amortissant sélectivement les oscillations, par exemple une fibre de verre agglomérée par de la résine est imprégnée de carbone, sont appliquées sur la couche isolante. L'épaisseur radiale de ;a «ratière amortissante est calculée de manière que conjointer^-nt avec les bagues continues ou l'hélice g a les hélices,, elle assure l'impédance nécessaire pour la suppression des modes de propagation indésirables. Les couches de matière électro-isolante., par-exemple de la fibre de verre agglomérée par de la résine, destinée à assurer la rigidité requise, est aussi appliquée normalement sur la matière amortissante* de telles couches étant appliquées et, si besoin est, traitées de façon à durcir, avant que le mandrin soit enlevé. Un écran extérieur est appliqué de préférence sur l'ensemble. Le mandrin» qui est de préférence en métal, peut avoir une section cylindrique sur la totalité de sa longueur et, lorsque chaque extrémité du filtre de mode à former doit constituer une partie femelle, le mandrin peut être divisé transversalement en deux parties ayant chacune une section accrue appropriée à une de ses extrémités. On va maintenant décrire de façon plus détaillée la présente invention par une description donnée à titre d'exemple de deux mode» de réalisation de filtres conformes à l'invention et de deux lignes de transmission dans lesquelles sont placés des filtres de mode conformes à la présente invention, cette description étant faite en référence au dessin annexé sur lequel s la fig, 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de filtre de mode dans lequel la couche isolante tubulaire intérieure d. été omise j la fig. 2 est une vue latérale en coupe schématique et fragmentaire d'une paroi du filtre de mode représenté sur la fig. 1, cette vue étant représentée à une échelle agrandie j la fig. 3 est une vue latérale en coupe d'un second mode de réalisation de filtre de mode dans lequel la couche isolante tubulaire intérieure a été omise* la fig. 4 est une vue latérale d'un mandrin 72 03514 D 2124407 servant à former le filtre de mode représenté sur la fig. 3, cette vue étant représentée partiellement en coupe et partiellement en élévation; la fig. 5 est une représentation .schéma t-ique-fragmentaire d'un premier mode de réalisation de ligne de transmission comprenant des filtres de mode tels que celui représenté sur la fig. 3; ia fig. 6 est une représentation schématique fragmentaire d'un second mode de réalisation de ligne de transmission comprenant- des filtres de mode tels que celui représenté sur la fig, 1. Le filtre de mode 1 représenté sur 3es fig. 1 et 2 a une section circulaire et une longueur hors tout de 0,33 m, un diamètre intérieur de 5 cm et une épaisseur de paroi hors tout de 5»2 mm. Il comprend une couche intérieure 2 de polyéthylène ayant une épaisseur radiale de 0,2 mm, 2.750 bagues 3 de revêtement de cuivre ayant chacune une épaisseur radiale de 5)i et une longueur axiale de 0/J niin3 l'espacement entre bagues adjacentes étant de 0,02 mm, une couche 5 de fibre de verre agglo mérée par de la résine, ayant, line épaisseur radiale de 0,1 mm, une couche 6 amortissant sélectivement les oscillations et formée par une bande de fibre de verre rendue semi-conduetriee par l'incorporation de graphite, -.^tte couche amortissante ayant-une épaisseur radiale à-> >".. 7 un corps 7 constitué de couches de fibre de verre agglomérée par de la résine jusqufà une épaisseur radiale d'environ 4,0 mm, le corps précité rendant le filtre de mode sensiblement rigide et, recouvrant le corps de renforcement 7» un écran extérieur constitué par une chemise d'acier mince (non représentée), Le filtre de mode 11 représenté sur la fig* 3 comprend 2750 bagues 13 de revêtement de cuivre et a une construction similaire à celle du filtre de mode 1 représenté sur les fig. 1 et 2 à l'exception qu'à chacune de ses extrémités, la couche renforçante s'étend au-delà de l'extrémité des bagues 13 et son alésage est agrandi de manière à former une partie femelle 18 ayant un diamètre intérieur tel qu'un guide d'onde sensiblement rigide ayant une section circulaire et un diamètre hors tout égal à celui du filtre de mode constitue un joint étanche par emboîtement dans une extrémité du filtre de mode. Le filtre de mode 11 est formé sur un mandrin 72 03514 6 2124407 22 de section circulaire qui est représenté sur la fig. 4 et qui est divisé transversalement en deux parties séparables 23* 24. La partie 23 comporte un élément mâle 25 fileté extérieurement et qui se visse dans un trou taraudé 26 ménagé dans l'extrémité 5 complémentaire de la partie 24. Aux extrémités des parties 23, 24 opposées à celles où se trouvent l'élément mâle 25 et le trou taraudé 26, le diamètre hors tout du mandrin augmente de manière à former des parties d'extrémité 27, 28 sur lesquelles sority^'ormés les éléments femelles 18 du filtre de mode. Lorsque 10 le filtre de mode li a été assemblé sur le mandrin 22 de la manière décrite précédemment, on enlève facilement le mandrin en dévissant les deux parties 23» 24 et en les extrayant des extrémités du filtre de mode. En utilisant des filtres de mode 11 tels que 15 celui représenté sur la fig. 3 pour réaliser la ligne de transmission représentée sur la fig. 5, les guides d'ondes adjacents de chaque paire adjacente de plusieurs guides d'ondes électromagnétiques sensiblement rigides 10, ayant une section circulaire et comportant chacun une couche électroconductrice circonféren-20 cieile et continue s'étendant sur la totalité de sa longueur* sont raccordés bout à bout par un filtre de mode 11, les extrémités voisines des guides d'ondes adjacents formant chacune un joint par emboîtement avec les éléments femelles 18 du filtre de mode intercalé. La ligne de transmission ainsi formée est sensible-25 ment rigide sur la totalité de sa longueur. Dans le second mode de réalisation de ligne de transmission représenté sur la fig. 6, on a intercalé entre chaque paire adjacente de plusieurs guides d'ondes électromagnétiques 10, sensiblement rigides et de section circulaire, 30 un filtre de mode 1 ayant la forme représentée sur la fig. 1, le diamètre hors tout de chaque filtre de mode étant sensiblement égal à celui des guides d'ondes. Les extrémités voisines d"un guide d'ondes 10 et d'un filtre de mode 1 s'ajustent, en constituant des joints à parties mâle et femelle avec les extrémi-35 tés opposées d'un dispositif connecteur tubulaire 20 en matière isolante. Comme dans la ligne de transmission représentée sur la fig. 5i la ligne de transmission représentée sur la fig. Çfest sensiblement rigide sur la totalité de sa longueur. Des filtres de mode conformes à la ppésente 40 invention présentent l'avantage important d'une précision di- 72 03514 7 2124407 raensifvn: ~ ! te -ievee en raison du - fait que les dimensions de 1'alés&&e du filtre de mode sont déterminées par les dimensions du mandrin qui p^i. ê':r~ rectifié de façon précise à la dimension. de;-ire-. 72 03514 8 2124407 REVENDICATIONS 1. Filtre de mode sensiblement rigide à section circulaire destiné à être utilisé avec des guides d'ondes électromagnétiques de section circulaire, caractérisé par le 5 fait qu'il comprend une couche tubulaire intérieure de matière isolante et, s'étendant sur la surface extérieure de la couche isolante sur la totalité de sa longueur, plusieurs bagues ou anneaux continus dans le sens circonférenciel et espacés mutuellement d'un revêtement électroconducteur ou au moins une 10 hélice à spires rapprochées d'un revêtement électroconducteur. 2. Filtre de mode suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un corps de renforcement en matière électro-isolante entoure l'hélice ou les bagues électroconductrices et rendent le filtre de mode sensiblement rigide. 15 3. Filtre de mode suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque extrémité dx^iltre de mode est configurée de manière à former vm élément femelle dans lequel s'ajuste une extrémité d'un guide d'onde. 4. Filtre de mode suivant l'une quelconque 20 des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le corps de renforcement comprend plusieurs couches de fibre de verre agglomérée par de la résine. 5. Filtre de mode suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'au moins 25 une couche de matière amortissant sélectivement les oscillations est prévue entre l'hélice ou les bagues électroconductrices et le corps de renforcement. 6. Filtre de mode suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le 30 filtre de mode comporte un écran conducteur extérieur. 7. Filtre de mode suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que l'écran conducteur extérieur est constitué par une mince chemise d'acier. 8. Filtre de mode suivant la revendication 6, 35 caractérisé par le fait que l'écran conducteur extérieur est constitué par une gaine de fils métalliques tressée. 9. Procédé pour former un filtre de mode sensiblement rigide suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on applique une 40 couche circonférencielle continue d'un métal électroconducteur 72 03514 9 2124407 à un mandrin de section circulaire et, avant ou après avoir enlevé le mandrin de la couche éleetroeonductricg&insi formée, on enlève les parties ou une partie de la couche de manière à former plusieurs bagues continues dans le sens circonférenciel et mutuellement espa-^ cées ou au moins une hélice, à spires rapprochées en métal électroconducteur. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé , par le fait que l'on applique initialement sur le mandrin une couche de matière isolante destinée à constituer une couche iso-1 suite tubulaire intérieure du filtre de mode et que cette couche constitue la partie extérieure du mandrin sur lequel est formée la couche électroconductrice. 11. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on introduit dans la couche de métal électrocon- 15 ducteur, quand le mandrin a été enlevé, un corps tubulaire de matière isolante formé au préalable. 12. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait qu'on applique un revêtement de matière isolante à la surface intérieure de la couche de métal électroconducteur quand 20 -le mandrin a été enlevé. 13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait que l'on applique au mandrin, avant la formation de la couche conductrice ou l'application de la couche de matière isolante une mince couche de matière qui facilite 25 l'enlèvement du mandrin. 14. Procédé suivant 1'une quelconque des revendica» . tions 9 à 13, caractérisé par le fait que l'on forme la couche électroconductrice, circonférencielle et continue, par dépôt élec= trolytique, pulvérisation ou dépôt sous vide d'un métal. 30 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendica» tions 9 à 14, caractérisé par le fait que l'on forme les bagues mutuellement espacées ou l'hélice de métal électroconducteur en appliquant initialement au mandrin, ou à la couche isolante se trouvant sur le mandrin, plusieurs bagues continues dans le sens 35 circonférenciel et mutuellement espacées ou au moins une hélice à spires rapprochées d'un revêtement isolant dont on peut enlever facilement le métal électroconducteur. 16. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait qu'après avoir enlevé le 40 mandrin, on enlève une ou des parties appropriées de la couche 72 03514 * 10 2124407 conductrice par usinage de façon à former les bagues mutuellement espacées ou l'hélice de métal électroconducteur. : 17. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé par le fait que l'on applique les 5 couches de matière électro-isolante au filtre de mode et, si-besoin est, on les fait durciçâe façon à rendre le filtre de mode sensiblement rigide. 18. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé par le fait que l'on applique sur les : 10 bagues ou hélice de métal électroconducteur au moins une couche de matière amortissant sélectivement les oscillations. • 19. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 18, caractérisé par le fait que l'on applique sur l'ensemble tin écran électroconducteur. L5 20. Procédé suivant l'une quelconque des revendica tions 9 à 19, caractérisé par le fait que l'on divise le mandrin transversalement en deux parties distinctes ayant chacune une sec-tion accrue à l'une de leurs extrémités grâce à quoi le filtre de mode comporte une partie femelle à chacune de ses extrémités. 0 21. Ligne de transmission constituée de plusieurs guides d'ondes électromagnétiques sensiblement rigides et à section circulaire dont chacun comporte une couche électroconductrice circonférencielle et continue s'étendant sur la totalité de sa longueur, les guides d'ondes adjacents de chaque paire de guides 5 d'ondes adjacents étant raccordés bout à bout par un filtre de mode sensiblement rigide et à section circulaire, la ligne de transmission stsrisée étant caractérisée par le fait qu'au moins un des filtres de mode est réalisé en mettant en oeuvre un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9. f 22. Ligne de transmission suivant la revendication 21, caractérisée par le fait que les guides d'ondes adjacents de chaque paire de guides d'ondes adjacents sont raccordés bout à bout par un filtre de mode réalisé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9. ; 23. Ligne de transmission suivant l'une quelconque des revendications 21 et 22, caractérisée par le fait que les guides d'ondes adjacents et les filtres de mode sensiblement rigides sont raccordés par des connexions emboîtables c'est-à-dire .à parties mâle et femelle. 24. Ligne de transmission suivant la revendication ' COPY 72 03514 2124407 23, caractérisée par le fait que chaque filtre de mode constitue un dispositif connecteur établissant des connexions à parties mâle et femelle entre des guides d'ondes adjacents. 25. Ligne de transmission suivant la revendication 24, caractérisée par le fait que chaque extrémité du ou de chaque filtre de mode est configurée de manière à former une partie mâle dans laquelle s'ajuste une extrémité d'un guide d'onde adjacent. 26. Ligne de transmission suivant la revendication 2f3i caractérisée par le fait que chaque connexion entre un guide d'ondes et un filtre de mode est effectuée par un dispositif distinct établissant une connexion emboîtable, c'est-à-dire à parties mâle et femelle, avec le guide d'ondes et le filtre de mode.