Brevet FR2260193A1 — publié le 19750829

On connait dans la technique antérieure un certain nombre de dispositifs d'atténuation propres à autre utilisés avec les lignes de transmission classiques co-axiales ou à rubans. On peut trouver la description d'un tel dispositif dans le brevet américain nO 3 157 846 délivré au nom de B.O. WEINSCHEL. L'atténuateur suivant le brevet américain V.E. GARUTS 3 740 676 comporte une réponse haute fréquence plus forte que celui du brevet précédent, mais son application est limitée du fait que la ligne de transmission à pertes sans distorsion que constitue ce dispositif, possède une impédance d'entrée constante égale à son impédance caractéristique et une impédance de sortie également constante égale à la moitié de cette impédance caractéristique. Un autre inconvénient de ces dispositifs d'atténuation connus est que, bien que la plupart d'entre eux puissent remplacer n'im- porte quel potentiomètre, leur utilité est réduite lorsqu'on les utilise par exemple dans ltamplificateur vertical dtun oscilloscope cathodique présentant une très large bande de fréquence de réponse entre le courant continu et plusieurs centaines de mégahertz. L'atténuateur suivant la présente invention comporte une réponse en haute fréquence plus élevée que ceux sus-mentionnés. L'invention peut également stutiliser avec les atténuateurs classiques du type à variation continue, y compris les potentiomètres, dans ltamplificateur vertical d'un oscilloscope cathodique à large bande de fréquence de réponse. En outre il est possible de ltemployer sur le trajet inactif du signal dans un système d'oscilloscope cathodique à large bande, allant du courant continu à plusieurs centaines de mégahertz, lorsqu'on désire réaliser une atténuation, mais que tout dispositif employé à cet effet dans l'amplificateur vertical de ce système aurait un effet défavorable sur le signal appliqué. En outre la présente invention permet d'établir un atténuateur à résistance à variation continue, qui comporte des impédances d'entrée et de sortie constantes et ntentralne pas des modifications du retard du signal lors du changement du taux d'atténuation. L'atténuateur à résistance à variation continue suivant la présente invention est essentiellement établi de façon telle que son élément dtatténuation constitue une ligne de transmission sans distorsion dans laquelle les impédances d'entrée et de sortie sont égales et constantes, et sont lune et lautre indépendantes de la fréquence ainsi que du rapport d'atténuation. L'atténuateur suivant 11 invention est constitué par une résis tance série comportant des bornes ou connecteurs d'entrée et de sortie. Sur toute la longueur de cette résistance sont disposées un grand nombre de résistances parallèles montées en dérivation (résistances shunt). Chacune de ces résistances parallèles ou shunt est reliée à la résistance série par une de ses extrémités, tandis que autre est mise à la masse ou laissée en circuit ouvert en fonction du réglage du dispositif. Cet atténuateur assure pour le signal un retard constant sur toute sa gamme d'atténuation en maintenant une distance électrique fixe entre le connecteur d'entrée et le connecteur de sortie, indépendamment de l'atténuation elle-mme. L'appareil est établi sous forme circulaire, étant entendu toutefois qu'on peut envisager une version rectiligne. La présente invention vise donc - à permettre d'établir un atténuateur haute fréquence à variation continue, de type original et perfectionné, propre à éviter les inconvénients de la technique antérieure - à réaliser un tel atténuateur comportant une large bande de fréquence - à établir un atténuateur du genre en question présentant une impédance constante - à réaliser un atténuateur haute fréquence à résistance, à variation continue, comportant un retard de signal constant dans toute sa gamme d'atténuation - à établir enfin un atténuateur du genre en question qui soit susceptible d'assurer un taux d'atténuation élevé. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre ltinvention, les caractéristiques quelle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est un schéma montrant un atténuateur à résistance variable suivant la technique antérieure. Fig. 2 est une vue semblable représentant un autre type connu d'atténuateur à résistance. Fig. 3 est un schéma illustrant une forme d'exécution d'un atténuateur haute fréquence à résistance à variation continue suivant la présente invention. Fig. 4 est une vue en plan de l'élément d'atténuation d'un appareil établi suivant les indications de fig. 3. Fig. 5 est une vue en plan de organe de liaison d'un tel atténuateur. Fig. 6 est une vue en perspective de embase mobile de l'atténuateur suivant fig. 3. Fig. 7 est une vue en perspective éclatée de cet appareil. Fig. 8 est une coupe axiale générale de celui-ci. Comme montré en fig. 1, les atténuateurs de la technique antérieure comprennent une résistance potentiométrique 1 à variation continue dont le contact mobile 2 est relié à une borne de sortie 3. L'une des extrémités de 'la résistance 1 est positivement mise à la masse, tandis que autre est reliée à une borne d'entrée 4 elle 'meme destinée autre reliée à une source de signal, la liaison entre la résistance et la borne 4 étant réalisée par le conducteur isolé 'd'une ligne de transmission. Cette ligne comporte un conducteur de masse 6 régulièrement écarté du conducteur de signal 5 proprement dit de façon à réaliser uimpédance caractéristique régulière. Cette ligne de transmission 5-6 permet de disposer la source de signal aboutissant à la borne 4 à distance du potentiomètre d'atténuation 1, lequel constitue la résistance terminale de la ligne. L'atténuateur de fig. 1 comporte une inductance parasite 7, disposée en série entre le potentiomètre 1 et la masse, ainsi qu'une capacité parasite de fuites 8 disposée entre ltextrémité d'entrée du potentiomètre et le contact mobile 2 de celui-ci, ces deux éléments entralnant de la distorsion. Ainsi que la chose est bien connue, l'atténuation varie beaucoup avec la fréquence du signal d'entrée lorsque celle-ci est élevée, et elle ne correspond plus alors au réglage du contact mobile 2 sur le potentiomètre 1. Cela a pour résultat que l1a.tténuateur ne constitue pas une extrémité appropriée pour la ligne 5-6 en ce qui concerne ltimpédance caractéristique de celle-ci. On aboutit ainsi à des réflexions du signal, ce qui entrasse la distorsion de ce dernier. Fig. 2 montre une autre forme d'exécution de la technique an térieure. On y trouve une ligne de transmission à pertes, sans distorsion, constituée par un conducteur de signal 29 avec une résistance dlatténuation uniformément répartie sur sa longueur, un conducteur de masse 21, et un certain nombre de résistances séparées 22 branchées en dérivation entre les deux conducteurs. L'extrémité de sortie du conducteur de signal 29 est reliée à la masse à travers une résistance terminale 23, la valeur de celle-ci étant égale à l'Impédance caractéristique de la ligne de transmission elle-meme. L'extrémité amont de la résistance d'atténuation est reliée à la borne d'entrée 24 par le conducteur de signal 20 d'une autre ligne de transmission 25-26; Ainsi le conducteur de signal 20 est uniformément écarté du conducteur de masse 21 de façon à constituer une ligne de transmission sans pertes, d'impédance caractéristique constante égale à celle de la ligne à pertes 29, 22, 21. Un contact mobile 27 glisse le long de la résistance qui constitue le conducteur de signal 29 de la ligne à pertes en vue de permettre de modifier le réglage de l'atténuateur, ce contact étant relié à une borne de sortie 28.Dans cette forme d'exécution la partie à pertes de la ligne de transmission est mobile, tandis que les contacts d'entrée et de sortie sont tous deux fixes ; le temps de transit d'un signal d'entrée dans llatténuateur est constant. Be dispositif peut constituer l'extrémité de n'importe quelle ligne de transmission reliée à son entrée étant donné que la ligne à pertes qui constitue l'atténuateur comporte une impédance d'entrée constante égale à son impédance caractéristique, quel que soit le réglage du contact de sortie du dispositif. Toutefois les impédances d'entrée et de sortie ne sont pas égales, ce qui empoche d'utiliser ce dispositif comme atténuateur du type en ligne. Fig. 3 représente schématiquement une forme d'exécution de la présente invention On y distingue une borne 40 d'entrée du signal et une borne 47 de sortie de celui-ci, ces deux bornes étant à une distance fixe l'une de l'autre, ce qui assure pour le signal un retard constant dans tout le domaine d'atténuation du fait meme de la constance de cette distance. A la borne d'entrée 40 est reliée une ligne de transmission sans distorsion constituée par les éléments conducteurs 43, 44, 48 et 52 avec la résistance 45. lies éléments 43 et 44 sont équipés, de contacts fixes et mobiles, respectivement 42 et 41, en vue de déplacer la résistance d'atténuation dans leXsens indiqué par la flèche double 50. Les éléments 43 et 44 avec leurcoentacts respectifs 42 et 41 constituent une ligne "extensible" classique à la façon bien connue L'élément atténuateur comprend une résistance 45 montée en sé re avec les éléments conducteurs de signal 43, 44 et 52.A l'intervalles réguliers sélectivement choisis sur cette résistance série 45 sont branchées des résistances de dérivation ou résistances shunt 49 dont une extrémité est directement reliée à ladite résistance 45, tandis que l'autre s'éloigne de celle-ci à la façon des rayons d'une roue pour se terminer chacune par une pointe de contact 51. Ces contacts punctiformes 51 se déplacent en même temps que les contacts 41 et 42 dans le sens indiqué par la double flèche 50 précitée. Comme le montre bien fig. 3 et ainsi qu'on l'a indiqué cidessus, les résistances shunt 49 se trouvent au contact de Ilément conducteur 48 quon appellera ci-après conducteur de masse, ou bien elles sont en circuit ouvert. L'élément atténuateur est tel que Rs = Csh L C expression dans laquelle les lettres représentent les valeurs par unité de longueur, des-grandeurs suivantes : Rs résistance série, L inductance, Csh conductance en dérivation (shunt) et C capacitance. I1 en résulte que les impédances d'entrée et de sortie sont indépendantes à la fois de la fréquence et du rapport d'atténuation. En outre le maximum de ce rapport est déterminé par la formule bien connue 1 = exp. Rs Zo dans laquelle + est égal au coefficient d'atténuation désiré et Rs à la résitance série.Quant à Zo, c'est à dire à ltimpédance caractéristique de entrée et de la sortie de l'atténuateur, il est égal à la racine carrée de la résistance série multipliée par la résistance parallèle, soit Comme montré en fig. 4 l'élément atténuateur de fig. 3, y compris les résistances série 45, les résistances shunt 49 et les moyens 44 de transfert du signal, peuvent être établis sous la forme de rev & ement d'une matière résistante et d'unematière conductrice sur un plateau tournant ou rotor 70. Comme on la mentionné plus haut, lion peut estimer qu'unie configuration circulaire de l'atténuateur constitue la forme dtexécution à préférer, mais une version rectiligne est possible.Le plateau 70 est préférablement en verre, mais il pourrait etre fait en toute autre matière isolante telle qu'une céramique à base d'alumine. I1 est découpé de plusieurs ouvertures annulaires décentrées 72 et 73 dans une zone de conduction centrale 74. Il comporte également une bande conductrice 71, en forme d'arc de cercle, appliquée sous forme de revetement et située intérieurement par rapport à sa périphérie. La zone conductrice centrale est éloignée radialement de la bande 71 précitée. Cette zone centrale 74 constitue conducteur de masse pour les résistances 49 de fig. 3. Les ouvertures décentrées 72 et 73 sont prévues pour le passage d'un organe de commande propre à entraîner le plateau en rotation. Sur une partie de la bande conductrice en arc de cercle 71 est déposée une bande résistante 75. Cette bande incurvée 75 correspond à la résistance série 45 de fig. 3 tandis que la partie de la bande 71 qui ne comporte pas le revêtement résistant 75 correspond de son coté au moyen de transfert de signal 44 de cette même figure. Sur le plateau 70 est encore déposée une seconde bande résistante 76, cette résistante étant agencée de manière à venir en contact électrique avec la résistance 75. Cette seconde résistance 76 est également incurvée, mais elle est constituée de plusieurs éléments résistants séparés qui s'entendent à la façon des rayons d'une roue à partir de la résistance 75. Ainsi la bande résistante 76 correspond aux résistances multiples 49 de fig. 3. Sur la bande résistante incurvée 75 sont encore déposées un certain nombre de zones conductrices 77. Ces zones ont été décrites dans une demande de brevet américain No 438962 déposée le 4 Février 1974 et également cédée à la présente demanderesse. Sur chacune des extrémités des parties rayonnantes de la bande 76 sont déposées plusieurs barrettes conductrices 78. Ces barrettes correspondent aux points de contact 51 de fig. 3. Elles sont séparément déposées sur l'extrémité de chaque rayon de manière qutil soit possible de procéder au réglage de la résistance parallèle (résistance shunt). Cette technique de réglage permet la compensation de ltatténuateur et lton en parlera plus en détails ci-après. Dans la forme d'exécution préférée de la présente invention le rotor ou plateau 70 a été établi conformément au procédé classique de pellicule mince et cela de façon suivante. On part d'un substrat présentant le rayon désiré et dont on métallise toute la surface par le moyen d'une première matière résistante appropriée. Tout l'en- semble est alors attaqué par les procédés photographiques en laissant une bande en arc de cercle de cette première matière, ainsi qu'usine autre bande incurvée en forme de doigt de cette même matière. Puis on métallise deux fois toute la surface, une première fois en utilisant une seconde matière résistante, puis au moyen d'une matière conductrice appropriée. Une nouvelle attaque photographique de la matière conductrice suivie d'une attaque similaire de la seconde matière résistante permet d'obtenir l'élément désiré. La liaison de masse de la zone circulaire 74 de fig. 4 est obtenue par un organe 80 qu'on a représenté en fig. 5. Cet organe 80 est préférablement fait en une matière très conductrice et il comporte une zone 81 en forme d'éventail. La périphérie de cette zone 81 a été découpée pour déterminer une série de doigts de contact 82. Ces doigts sont en outre conformés par double repliage dans un sens et dans l'autre, comme l'indique la vue de détail associée à fig. 5, de façon à garantir la sécurité du contact. Pareille conformation définit des contacts élastiques qui viennent former liaison électrique entre les barrettes conductrices 78 de fig. 4 et organe 80 lui-même. Cet organe 80 comprend encore des languettes de liaison 83 et 84. Celles-ci sont prévues pour fixer ledit organe à une em- base mobile, de manière que les doigts de contact 82 puissent être mis en position sur l'une quelconque des séries de barrettes conductrices 78 de fig. 4, ce qui permet de régler l'atténuateur. Si l'on se réfère à fig. 5 et 6, l'embase mobile 90 comporte deux extrémités entaillées 91 et 92. La seconde 92 est également pourvue d'une chape 93. Les entailles 91 et 92 présentent la profondeur et la largeur voulues pour recevoir les languettes de liaison 83 et 84 de fig. 5, lesquelles fixent l'organe conducteur sur leur base. Quant à la chape 93, est elle disposée dans la zone rainurée d'une vis de réglage de manière à permettre de déplacer les doigts 82 de l'organe de conduction en fonction de la rotation de cette vis. On décrira ci-après en-détails la technique de réglage des doigts précités. Le plateau ou rotor 70, organe de conduction 80 et embase mobile 90 de fig. 4, 5 et 6 sont montés dans un carter cylindrique 100. Ce carter est représenté en perspective en fig. 7 avec ses divers éléments. Le carter 100 comporte une borne d'entrée 101 et une borne de sortie 102. Il y a lieu de noter que ces deux bornes peuvent être inversées, si on le désire. La borne d'entrée 101 correspond à celle 40 de fig. 3, tandis que la borne de sortie 47 de cette fig. 3 correspond de son côté à la borne 102. Ces bornes peuvent être réalisée sous la forme de raccords co-axiaux de n'importe quel type classique. Il est prévu à lsintérieur du carter une première ligne de transmission 103 qui est reliée à la borne d'entrée 101 par ltintermé- aiaire d'une ouverture prévue à cet effet. La ligne de transmission 103 correspond au moyen de transfert de signal 43 de fig. 3. Le carter renferme de même une seconde ligne de transmission 104 reliée à la borne de sortie 102 par l'intermédiaire d'une ouverture appropriée. Cette ligne 104 correspond de son côté au moyen de transfert de signal 52 de fig. 3.Les deux lignes 103 et 104 sont fixées à demeure et elles constituent ainsi une plaque statorique pour le pla- teau ou rotor 70, La liaison entre le rotor et les lignes de transmission est assurée par des languettes 106 et 1C7 qui font partie de ces lignes respectives 103 et 104. Ces languettes 106 et 107 sont en forme de fourche et elles comportent une conformation sem- blable à celle des doigts de contact 82 de fig. 5. Sous les lignes de transmission 103 et 104 est disposée une pièce 105 en matière isolante. Cette pièce 105 est montée dans une rainure incurvée 108 du carter 100 et elle s'étend largement de la périphérie intérieure de celui-ci en direction du centre. En desscus de la pièce isolante 105 il est prévu un organe élastique 130, qu'on aperçoit particulièrement en fig. 8. Cet organe 130 repose sur le fond de la rainure 108 et il maintient une pression constante contre la pièce 105, laquelle maintient à son tour les lignes de transmission 103 et 104 en contact avec le rotor ou plateau 70. Les lignes de transmission 103 et 104 comportent la largeur nécessaire pour recouvrir complètement la bande conductrice incurvée 71, la bande résistante 75, la seconde bande résistante 76 et les barrettes conductrices 78 (voir fig. 4). Ainsi l'impédance des lignes de transmission 103 et 104 est déterminée par la pièce isolante 105, par la largeur desdites lignes, par leur écartement et par organe élastique 130. L'impédance de la seconde bande conductrice 71 et de la bande résistante incurvée 75 est largement déterminée par la largeur de ces bandes et par la distance dans l'air par rapport à la surface 158 du carter 100. A ltintérieur du carter 100 il est également prévu une seconde pièce rainurée 109. Celle-ci comporte des bords entaillés 119. Ces bords forment siège pour embase mobile 90 décrite ci-dessus. I1 est encore prévu à l'intérieur de ladite rainure 109 une vis de réglage 110 comportant une gorge circulaire 111. Une ouverture d'accès est aménagée dans le carter de manière qu'on puisse faire- tourner la vis 110, par exemple à l'aide d'un petit tourne-vis. La gorge circulaire 111 de la vis 110 reçoit la partie fourchue de l'embase 90 et pousse ou tire cette dernière suivant le bord entaillé 119. Cette ouverture de passage de la vis 110 est bien entendu taraudée. Le carter 100 qui renferme les éléments sus-décrits de ltatté- nuateur est complètement fermé par disposition d'un couvercle 112 de forme circulaire, qui vient le recouvrir, les deux pièces étant fixées par le moyen de vis 114. Le couvercle 112 comporte encore un arbre solidaire d'un bouton 115. Cet arbre est centré dans le couvercle et il est relié à un train d'engrenages classique. Ce train est relié d'autre part à un second arbre 132, lequel comporte un certain nombre de saillies 134 et 135. Ces dernières traversent des ouvertures prévues dans le rotor 70, en vue dientraSner celui-ci. Dans la forme dtexécution préférée le train d'engrenages est du type réducteur. Par exemple si l'on fait tourner le bouton 115 de 3000, le rotor 70 tourne de 900 ce qui correspond de la totalité du champ d'atténuation de l'appa- reil. On se référera maintenant à fig. 8, laquelle, comme indiqué plus haut, correspond à une coupe de la totalité de l'atténuateur suivant la ligne 8-8 de fig. 7. Cette vue montre également un écrou de retenue 150 vissé sur un manchon de montage 151 propre à fixer l'atténuateur sur un panneau ou analogue. Le train d'engrenages comprend les roues ou pignons 152, 153 et 154, ainsi qu'un ressort 155. Comme on lsa indiqué plus haut, cet ensemble constitue un dispositif réducteur bien connu et n'a donc pas à être décrit plus en détails. Il convient toutefois de noter que le ressort 155 sert également à maintenir le rotor 70 au contact des lignes de transmission. Une cloison 156 est fixée au couvercle 112 par le moyen d'une vis de fixation 157. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède nia été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exvécution décrits par tous autres équivalents. C'est ainsi par exemple que bien qu'on ait décrit un ensemble non équilibré, l'on pourrait établir une variante équilibrée en utilisant dosà-dos deux dispositifs du genre décrit. En outre il peut être prévu un interrupteur de coupure de manière à réaliser une combinaison d'atténuateur et de commutateur de mise hors d'action. REVENDICATIONS 1 - Atténuateur à résistances pour haute fréquence, avec variation continue comportant une impédance caractéristique uniforme à son entrée et à sa sortie, caractérisé en ce qu'il comprend - des premiers moyens de transfert de signal comportant eux-mêmes un premier et un second conducteur de ce signal ainsi qu'un conducteur de masse, le premier conducteur de signal définissant une première ligne de transmission, tandis que le second conducteur de signal et celui de masse définissent de leur coté une seconde ligne de transmission - des seconds moyens de transfert de signal comportant eux mêmes un troisième conducteur de ce signal, ce troisième conducteur et le conducteur de masse définissant une ligne de transmission à pertes et ledit troisième conducteur renfermant sur sa longueur une partie formant résistance en série ainsi que plusieurs parties propres à constituer résistances en dérivation au contact de la résistance série précité et sur la longueur de celle-ci, en vue surer à l'atténuateur la résistance ohmique voulu - et des moyens pour provoquer un déplacement relatif des premiers et des seconds moyens de transfert de signal en vue de modifier le réglage de l'atténuateur. 2 - Atténuateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens de transfert de signal comportent une largeur au moins égale à celle des seconds moyens de transfert de signal. 3 - Atténuateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur de masse comprend - une partie formant embase mobile - un dispositif de contact de masse porté par cette embase - et des moyens pour déplacer ladite embase en vue de modifier la valeur ohmique des résistances en dérivation. 4 - Atténuateur réglable du type à pellicule résistante comportant une impédance caractéristique constante à son entrée et à sa sortie, caractérisé en ce quTil comprend - un connecteur d'entrée propre à recevoir un signal à atténuer - un connecteur de sortie émettant le signal atténué, lesdits connecteurs d'entrée et de sortie ménageant entre eux une distance qui est maintenue physiquement constante pour toutes les valeurs d'atténuation - des moyens de lignes de transmission disposés entre les deux connecteurs précités, lesdits moyens étant du type comprenant un conducteur extérieur de masse et un conducteur intérieur comportant une partie d'atténuation constituée par une pellicule résistante portée par un support isolant, ladite partie d'atténuation renfermant elle-même une portion formant résistance série, au moins une autre portion formant résistance en dérivation cbrrespondant à la portion de résistance 'série à partir de laquelle elle s'étend, ainsi que des moyens pour relier de façon sélective la portion de résistance en dérivation au conducteur extérieur précité ; - et des moyens pour déplacer ladite partie d'atténuation entre le connecteur d'entrée et le connecteur de sortie en vue de modifier les valeurs d'atténuation du dispositif.