Brevet FR2271702A1 — publié le 19751212

La présente invention, due à Rudolf SOBCZYE;se rapporte à un distributeur comportant au moins deux sorties découplées l'une par rapport à l'autre et couplées, par transformateur, à une entrée. On utilise en particulier de tels distributeurs ou répartiteurs dans des installations d'antenne collective pour assurer une alimentation égalitaire de plusieurs récepteurs à partir d'une ligne principale acheminant les signaux, ou pour dégrouper de facon égalitaire une ligne mère principale en plusieurs lignes principales. En général, on utilise dans ce but des distributeurs résistifs. les distributeurs résistifs de ce type sont certes d'un prix avantageux et à large bande, mais ils ont pour inconvénient de fortes pertes de puissance qui augmentent avec les exigences concernant le découplage et l'adaptation qui vont croissantes. En outre, on connais (demande de brevet allemand publiée avant examen nO 2 219 234) des distributeurs réalisés sous la forme de transformateurs différentiels qui présentent, en tant que distributeurs doubles, un découplage d'environ 20 dB pour un affaiblisse- ment ou atténuation de transmission de dB. Lorsquton utilise des transformateurs différentiels, on ne peut cependant réaliser que des distributeurs à 2n (c'est-à-dire 2, 4, 8, 16, etc. > sorties. L'invention a pour but de réaliser un distributeur simple et largement dépourvu de pertes, comportant un nombre de sorties, découplées l'une de l'autre et traitées de façon égalitaire, pouvant être choisi librement. Pour résoudre ce problème en partant du distributeur décrit précédemment, l'invention prévoit qu'à chacune des sorties est associé un transformateur comportant un primaire et un secondaire, que les sorties sont reliées chacune à l'entrée par un montage série comprenant le secondaire du transformateur associé et le primaire de l'un des autres transformateurs, et que les montages série sont calculés de façon que les courant circulant de l'entrée aux sorties engendrent dans les enroulements primaires et secondaires des transformateuzs des champs magnétiques respectifs de sens opposés. Le primaire et le secondaire de chaque transformateur sont, par suite, parcourus -par des courants dont les champs magnétiques s'atténuent ou s'annulent complètement. Les champs magnétiques stannulent mutuellement, lorsque des courants respectivement égaux sont prélevés aux entrées et que le rapport de transformation des transformateurs est égal à un. Les montages série comprent les primaires et les secondaires présentent de préférence chacun la même impédance-série. Le retour des courants entre les sorties et l'entrée a lieu par une ligne électrique commune, par exemple par une ligne de masse. Grtce à cela, l'impédance de sortie ou les impédances d'entrée des montages branchés respectivement à l'entrée et aux sorties de l'agencement de distribution contribuent au découplage des sorties entre elles.La puissance électrique renvoyée d'une sortie dans le distributeur est réduite par les réactances inductives des primaires et des secondaires et est répartie sur l'impédance d'entrée et les impédances de sortie. Par suite, les autres sorties ne reçoivent qu'unie partie de la puissance électrique renvoyée elles sont découplées de la sortie fournissant la paissance électrique. On peut obtenir des résultats optimaux, lorsque les impédances d'entrée des montages branchés sur les sorties sont adaptées aux impédances des sorties. Par des moyens simples et économiques, on peut réaliser des distributeurs à nombre pair ou impair de sorties. Malgré la largeur de bande, ses pertes propres sont réduites. L'entrée ainsi que les sorties du distributeur peuvent être adaptées de façon très simple aux valeurs d'impédance souhaitées. Il s'est avéré particulièrement avantageux que les primaires et les secondaires soient placés sur des noyaux en matière ferromagnétique, serrés étroitement les uns contre les autres, ou sur un noyau unique en matière ferromagnétique. Gracie à la structure très ramassée du transformateur, les liaisons entre les extrémités des primaires et les origines des secondaires restent courtes et, par suite, l'atténuation av du distributeur est réduite. Une structure simple et une bonne efficacité des transfor- mateurs sont les avantages d1un mode de réalisation dans lequel les noyaux, ou le noyau unique, comportent des ouvertures de passage pour les fils conducteurs des primaires et secondaires, dirigées parallèlement. L'une des ouvertures de passage est, dans ce cas, associée à chacun des transformateurs. Selon une solution particulièrement simple et économique, les noyaux sont réalisés sous la forme de noyaux annulaires ou à une seule encoche. Pour un distributeur triple, il faut trois transformateurs. On peut augmenter le découplage mutuel de ces transformateurs en prévoyant que le noyau unique comporte pour les fils conducteurs des enroulements des transformateurs trois ouvertures de passage dirigées dans des directions différentes.Les ouvertures de passage sont, de préférence, perpendiculaires entre elles. On peut encore réduire l'atténuation av du distributeur, en faisant passer les fils conducteurs de primaires et secondaires montés en série par des ouvertures de passage voisines. Il s'est avéré suffisant que chaque enroulement de transformateur soit constitué par un seul conducteur passant une fois par l'ouverture de passage. A l'entrée et/ou aux sorties du distributeur peuvent être branchés des réseaux de transformation réalisés, de préférence, sous la forme d'autotransformateurs. On peut ainsi adapter de façon optimale l'entrée et les sorties aux impédances souhaitées, sans augmenter notablement les pertes propres du distributeur. Selon un mode de réalisation avantageux, les auto transformateurs sont abaisseurs. Cela implique que le distributeur soit branché, à l'entrée à une prise de I'autotransformateur amenant le signal d'entrée et que le signal de sortie du distributeur soit également prélevé sur des prises des autotransformateurs se trouvant du c8té sortie. Pour améliorer 11 adaptation ou les propriétés de découplage, on peut, à l'entrée et/ou aux sorties, brancher des réseaux atténuateurs comportant des résistances en série et/ou en parallèle. Dans la plupart des cas on peut éviter par un choix judicieux de la matière ferromagnétique des noyaux un réseau atténuateur de ce type et les pertes qu'il implique. Si cependant, pour des raisons d'adaptation, on ne peut renoncer à un réseau atténuateur, on peut maintenir les pertes inévitables à un niveau faible en montrant une résistance en parallèle entre chaque groupe formé de deux extrémités, reliées aux sorties, des enroulements de transformateur qui sont couplées entre eux par effet de transformateur, au moyen des enroulements de transformateur montés en série avec lesdits enroulements de transformateur. L'invention sera décrite en détail ci-après à l'aide de certains de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif et sans caractère limitatif en se référant aux dessins annexés dont la figure 1 est un schéma d'un distributeur selon l'invention la figure 2 est un schéma d'un distributeur triple la figure 3 est un schéma de montage des enroulements de transformateurs du distributeur triple selon la figure 2 la figure 4 est une vue en perspective d'un noyau à trois encoches utilisable dans un distributeur triple selon la figure 2 la figure 5 représente un autre mode de réalisation d'un noyeauà trois encoches utilisable dans le distributeur triple selon la figure 2 la figure 6 représente un autre mode de réalisation d'un noyau à trois encoches utilisable dans un distributeur triple selon la figure 2 la figure 7 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du distributeur triple représenté sur la figure 2 la figure 3 représente l'atténuatNon a v et 11 atténuation de découplage a e du distributeur triple représenté sur la figure 7 la figure 9 représente l'atténuation de l'énergie réfléchie à l'entrée (a,) et aux sorties (az) du distributeur triple selon la figure 7 la figure 10 est un schéma de montage d'un distributeur quintuple réalisé selon l'invention la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du distributeur quintuple représenté sur la figure 10. La figure 1 représente un schéma de montage d'un distributeur 1 réalisé conformément à l'invention et comportant une entrée 3 et n sorties 51 52 * 5n. Â chacune des sorties 51 522 ... 5n est associé un transformateur 71 72-*- 7n comportant un primaire 91 92, ... 9n et un secondaire liig 112, ... 11n. Le rapport de transformation des transformateurs 7 est choisi égal à un.Les sorties 5 sont reliées chacune à l'entrée 3 par l'intermédiaire d'un montage série comprenant le secondaire il de l'un des transforma- teurs 7 et le primaire 9 d'un autre transformateur 7. Les montages série sont calculés de façon que les courants circulant de l'entrée 3 aux sorties 5 dans les primaires 9 et les secondaires Il des transformateurs 7 engendrent respectivement des champs magnétiques de sens opposés. Le retour des courants a lieu par des impédances d'entrée 121, 122, ... 12n des montages branchés aux sorties 5 et par la masse. Les primaires 9 et les secondaires il sont bobinés en sens contraire et montés en série, c'est-à-dire qu'en tenant compte du sens d'enroulement, les extrémités d'enroulement respectives sont reliées aux origines d'enroulement correspondantes.Pour des impédances du montage série égales et des résistances d'entrée égales des montages branchés aux sorties 5, les primaires 9 et les secondaires 11 de chaque transformateur 7 sont parcourus par des courants égaux dont les champs magnétiques et'annulent. Un signal d'entrée appliqué à l'entrée 3 parvient, par suite, sans obstacles aux sorties 5. Les sorties 5 sont découplées entre elle. Pour faciliter l'explication, supposons que de la puissance soit fournie au distributeur t sur l'une des sorties 5, par exemple la sortie 52. Ce cas peut se présenter, si la sortie 5 ne peut absorber complètement la puissance amenée par l'entrée 3, en raison d'un défaut itadaptation de l'impédance d'entree 122 et réfléchit une fraction de cette puissance.La puissance renvoyée ou réfléchie parvient, par le secondaire 112 et le primaire 91 à entrée 3, ainsi que par les montages série du primaire 9n avec le secondaire 111, ceux du primaire 92 avec le secondaire 11n, etc. aux autres sorties 51 à 5n La puissance réfléchie par la sortie 52 est alors réduite par les réactances inductives des montages série et répartie sur une impédance de sortie 14 d'un montage raccordé à l'entrée 3, ainsi que sur les impédances d'entrée 121 à 12n, des montages raccordés aux sorties correspondantes, ce qui correspond à un découplage entre la sortie 52 et les autres sorties. On obtient un découplage optimum en adaptant les impédances d'entrée 72 aux impédances des sorties 5. Les primaires 9 et les secondaires 11 sont placés, pour réduire l'atténuation a v du distributeur, sur un noyau commun en matière ferromagnétique, ou au moins sur des noyaux étroitement serrés. La figure 2 représente le distributeur 1 selon l'invention, déjà représenté sur la figure 1, réalisé sous la forme d'un distributeur triple. Dans ce mode de réalisation, les éléments jouant le même r8le sont désignés par les mêmes références numériques que pour le mode de réalisation de la figure 1, mais augmentées de 100. Le distributeur triple 101 comporte trois transformateurs 107 montés selon la figure 1. Cependant, des autotransformateurs 113 sont montés à l'entrée 103 du distributeur, ainsi qutà ses sorties 105, à des fins d'adaptation. Les autotransformateurs 113 constituent, dans ce mode de réalisation, des réseaux de transformation abaisseurs. L'autotransformateur 113 placé du côté de l'entrée est monté, dans ce but, entre une borne d'entrée 115 et la masse 117 et l'entrée 107 du distributeur triple 101 est reliée à une prise 119 de l'autotransformateur 113. De façon analogue, les autotransformateurs de sortie 113 sont montés entre les sorties 105 du distributeur triple 101 et la masse 117 et les prises 119 sont branchées chacune sur des bornes de sortie respectives 121. Pour améliorer encore, si c'est nécessaire, l'adaptation, on peut monter sur les sorties 105 et éventuellement sur l'entrée 103 un réseau résistif 123.De tels réseaux résistifs peuvent également être prévus dans des distributeurs à nombre de sorties différent. On a cependant constaté que l'on peut éviter de teks réseaux résistifs par un choix judicieux de la matière ferromagnétique des noyaux. C'est pour cette raison que les liaisons réalisant le montage des résistances 125 du réseau résistif 123, en parallèle sur les sorties 105 du distributeur triple 101, n'ont été représentées qu'en traits interrompus sur la figure 2. Le rapport de transformation des transformateurs 107 du distributeur triple 101 est encore une fois choisi égal à 1. La figure 3 représente le schéma de bobinage des primaires 109 et des secondaires 111 placés sur un noyau commun 127 à trois encoches en matière ferromagnétique. Les primaires 109 et les secondaires 111 ne sont constitués chacun que d'un seul conducteur passant par une ouverture de passage 129. Le "sens de bobinage" ou "d'enrouTement" est déterminé ici par le sens de passage des conducteurs et indiqué sur la figure 3 par des flèches. Les signaux d'entrée parvenant à l'entrée 103 traversent, par suite, chacune des ouvertures de passage 129 dans des sens opposés. Les figures 4, 5 et 6 représentent des modes de réalisation de noyaux à trois encoches 127. La figure 4 représente un noyau rond 127a à trois encoches, dont les ouvertures de passage 129a ont des axes mutuellement parallèles. La figure 5 représente un autre mode de réalisation d'un noyau cubique 127b à trois encoches, dont les ouvertures de passage 129b sont chacune parallèles à l'un des axes d'un système d'axes de coordonnées trirectangulaires. Le noyau à trois encoches 127b permet d'améliorer le découplage. La figure 6 représente un noyau à trois encoches 127c constitué par trois noyaux annulaires 131 séparés, maigserrés les uns contre les autres. Les ouvertures de passage 129c des noyaux annulaires 131 ont encore une fois des axes parallèles. La figure 7 représente en perspective la structure physique du distributeur triple 101 représenté sur la figure 2, y compris les autotransformateurs 113, mais sans réseau réslstif 123. le distributeur triple 10t est fixé avec la borne d'entrée 115, qui est ici de type coaxial, ainsi qu'avec les bornes de sortie 121, sur une plaque de montage métallique 133. les autotransformateurs 113 comportent des enroulements 135 qui sont placés sur des noyaux à une encoche 137 en matière ferromagnétique. Ltune des extrémités de l'enroulement 135 est reliée à un oeillet à souder 139 de la borne d'entrée 115 ou de la borne de sortie 121 voisine située à gauche sur la figure 7, ou à des points d'appui de soudure 141. Les liaisons à la masse des auto transformateurs 113 sont réalisées par des points de soudure 143 avec la plaque de montage métallique 133. les origines des enroulements des primaires 109 et la prise 119 de l'autotransformateur d'entrée 113 sont soudées ensemble à un point d'appui de soudure supplémentaire 145. Les propriétés du distributeur triple selon la figure 7 sont représentées sur les figures 8 et 9 pour un domaine de fréquences de 40 à 900 MH. On a mesuré les propriétés suivantes : Atténuation du distributeur av = 5,5 à 6,5 dB ; Attenuation de découplage ae supérieure ou égale à 23 dB. Atténuation de l'énergie réfléchie à l'entrée: az supérieure ou égale à 19 dB. Atténuation de l'énergie réfléchie à la sortie :-azA supérieure ou égale à 17 dB. La figure 10 sur laquelle les éléments jouant le meme rdle sont désignés par les mêmes références numériques que pour le mode de réalisation de la figure 1, augmentées de 200 représente le distributeur 1 selon l'invention, réalisé sous la forme d'un distributeur quintuple 201. Le distributeur quintuple 201 comporte cinq transformateurs 207 dont les primaires et secondaires, respectivement 209 et 211, sont reliés de la façon décrite à propos de la figure 1, entre eux et respectivement avec une entrée 203 ou avec des sorties 205.L'entrée 203 est reliée par l'intermédiaire de deux autotransformateurs 213, 215 montés l'un après l'autre, abaisseurs vers l'entrée 203, à une borne d'entrée 217. L'autotransformateur 213 est ici monté entre la borne d'entrée 217 et la masse 219, tandis que l'autotransformateur 215 relie une prise 221 de l'autotransformateur 213 à la masse 219 et que l'entrée 203 est reliée à une prise 223 de l'autotransformateur 215. De même, à des fins d'adaptation, les sorties 205 du distributeur quintuple 201 sont reliées par des autotransformateurs 225 à la masse 219, tandis que les bornes de sortie 227 sont reliées à des prises 229. La figure Il représente en vue de dessus la structure du distributeur quintuple représenté sur la figure 10. les primaires 209 et les secondaires 211 des transformateurs 207 sont placés sur cinq noyaux à une encoche en forme de cylindres annulaires 231 pressés fortement les uns contre les autres. Pour fixer le distributeur quintuple 201 ainsi que la borne d'entrée 217 et les bornes de sortie 227, on prévoit encore une fois une plaque de montage métallique 233. Les autotransformateurs 213, 215 et 225 sont soudés par l'intermédiaire de tronçons de fil conducteur- maintenus courts, à des barrettes 235 de la borne d'entrée (zone E de la plaque) ou des bornes de sortie (zones vs à v5 de la plaque) ; les bornes ne sont pas visibles sur la figure 11. Le distributeur quintuple représenté sur la figure 11 a les propriétés suivants dans le domaine de fréquences de 40 à 300 MHz. Atténuation du distributeur av = 7,7 - 8- dB Atténuation de découplage ae 18 dB i Atténuation de l'énergie réfléchie à l'entrée aZE > ? 18 dB Atténuation de l'énergie réfléchie à la sortie azA > 18 dB. Bien que l'on notait décrit dans les exemples précédents que des distributeurs à nombre de sorties impair, on peut aussi réaliser des distributeurs à nombre de sorties pair. En outre, on peut remplacer les réseaux d'adaptation décrits dans les exemples précédents par des réseaux résistifs à résistances en série et/ou en parallèle. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes dlapplication, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REA1El7DICATIONS 1. Distributeur comportant au moins deux sorties découplées l'une par rapport à l'antre et couplées, par transformateur, à une entrée, caractérisé en ce que des transformateurs (7) comportant chacun un primaire (9) et un secondaire (11) sont associes à chacune des sorties (5), en ce que les sorties (5) sont reliées chacune à l'entrée (3) par un montage série comprenant le secondaire (11) du transformateur associé (7) et le primaire de l'un des autres transformateurs (7), et en ce que les montages série sont calculés de façon que les courants circulant de l'entrée (3) aux sorties (5) engendrent, dans les primaires (9) et les secondaires (11) des transformateurs (7), des champs magnétiques dirigés en sens opposé. 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de transformation des transformateurs est égal à un. 3. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les montages série présentent chacun la même impédance série. 4. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les primaires (9) et les secondaires (11) des transformateurs (7) sont placés sur des noyaux (131, 231) serrés étroitement les uns contre les autres, en matière ferromagnétique, ou sur un noyau tunique (127a, b, c) en matière ferromagnétique. 5. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les noyaux (131, 231), ou le noyau unique (127a), comportent des ouvertures de passage (129a, 129c) pour les fils conducteurs des primaires (9) et des secondaires (lui), dont les axes sont parallèles entre eux. 6. Distributeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les noyaux sont réalisés sous la forme de noyaux annulaires. 7. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le noyau unique (127b) comporte pour les fils conducteurs des primaires.(9) et des secondaires (11) trois ouvertures de passage 129b dirigées dans des directions différentes. 8. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 5-à 7t caractérisé en ce que les fils conducteurs de primaires (9) et secondaires (11) montés en série passent par des ouvertures de passage (129) voisines. 9. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les primaires (9) et les secondaires (11) sont constitués chacun par un seul fil conducteur passant une fois par ltouverture de passage (129). 10. Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que des réseaux de transformation (119, 213, 215, 225) sont branchés à l'entrée et/ou aux sorties. 11. Distributeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les réseaux de transformation (119, 213, 215, 225) sont réalisés sous la forme d'autotransformateurs. 12. Distributeur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les autotransformateurs sont abaisseurs. 13. 3istibuteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, earactérisé en ce que des réseaux résistifs comportant des résistances en série et/ou en parallèle sont branchés à l'entrée (s) et/ou aux sorties (5). 14. Distributeur selon la revendication 13, caractérisé en ce que, sur les extrémités de bobinage, reliées aux sorties 5, des enroulements de transformateur 11 qui sont couplés entre eux, par effet de transformateur, au moyen des enroulements de transformateur 9 montés en série avec ces enroulements de transformateur 11, est montée en parallèle, entre chaque groupe formé de deux desdites extrémités, une résistance (125).