Brevet FR2289074A1 — publié le 19760521

La présente invention concerne les appareils de cou plage symétrique/dissymétrique entre deux lignes ou baluns, et notamment untell appareil destiné à la connexion et à l'adaptation d'un signal désequilibré d'entrés d'un récep teur à une ligne compensée de transmission ou à une antenne compensée. On utilisé de tels baluns pour la connexion ou l'adaptation de l'antenne compensée à l'entrée déséquilibrée d'un récepteur de télévision, par- exemple pour la connexion d'une antenne dipolaire compensée de 300 # à une entrée d'accord non compensée d'un récepteur de-télévisi'òn. Un type connu de balun comprend un transformateur formé par un enroulement réalisé sur un noyau de ferrite. - De tels baluns présentent des inconvenients car ils sont lourds et encombrants de façon générale et ne conviennent donc pas aux récepteurs légers, peu encombrants et éventuelle ment portatifs de télévision. Pour remédier aux inconvénients de tels baluns connus, on a proposé des baluns comprenant un substrat en matière isolant de l'électricité, portant Un circuit conduc teur sur ahacune de ses deux faces. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 678 414 décrit un tel balun à circuit imprimé. Ce balun comprend un substrat plan rigide en alumine non conductrice de l'électricité sur lequel est imprimé un circuit conducteur, sur chacune des deux grandes faces. L'un des circuits comprend un seul bras conducteur partant d'une borne unique à une extrémité du substrat et partenant à une borne unique à l'au tre extrémité du substrat, l'autre circuit comprenant deux bras conducteurs parallèles partant d'une borne commune unique à une premiere extrémité du substrat, et rejoignant l'un une borne unique de la seconde extrémité du substrat et l'au tre un point proche de l'extrémité opposée du substrat à laquells il est relié à travers le substrat au circuit de l'autre côté du substrat.De plus, les bras des deux circuits comprennent plusieurs section adjacentes en direction longitudinale et ayant des largeurs qui difèrent, le premier bras du cir cuSt à deux bras ayant une largeur relativement faible et étant superposé au bras de l'autre circuit qui a une largeur relativement importante Etant donné cette configuration géométrique complexe et notamment la superposition des bras des deux circuits et la connexion à travers le substrat entre les circuits, un tel balun connu à circuit imprimé est de réalisation délicate. De plus, étant donné le substrat rigide qui porte de circuit imprimé connu de balun, celui-ci ne peut pas autre replié pour la réduction de la dimension globale ou pour la modification des caractérisiques de fonctionnement. L'invention concerne un balun ou-appareil de couplage symétrique/dissymétrique entre deux lignes, comprenant un-substrat en matière isolant de l'électricité, un premier circuit conducteur formé sur une face du substrat et un second circuit conducteur formé sur l'autre face du substrat ; ce balun est caractérisé en ce que le substrat est souple, en ce que le premier circuit comprend deux bras conducteurs dépassant d'une seule borne commune à une première extrémité et rejoignant deux bornes séparées à l'autre extrémité, en ce que le second circuit comprend deux bras conducteurs partant d'une seule borne commune à une première extrémité et rejoignant deux bornes séparées à l'autre extrémité, et en ce que les bras du second circuit sont parallèles à un bras associé du premier circuit mais ne sont pas superposés à ce bras associé. Le balun selon l'invention est de réalisation simple, par exemple par mise en oéuvre des techniques. de fabrication de plaquettes de circuit imprimé sur les deux faces, et peut facilement avoir la configuration géométrique nécessaire à un fonctionnement sur une large bande de fréquences. La caractéristique selon laquelle une connexion à travers le substrat entre les deux circuits n1 est pas nécessaire est particulièrement avantageuse. De plus, étant donné que le substrat est souple, le balun de l'invention peut autre replié, par exemple en accordéon, de manière qu'il ait une faible dimension, sans interférence avec ses caractéristiques, son installation étant alors faciale. par exemple dans un poste de télévision. Les bras des deux circuits ont de préférence chacun une largeur pratiquement constante sur toute sa longueur, tous les bras ayant aussi pratiquement la même largeur. Une telle disposition simplifie beaucoup la fabrication du balun selon l'invention. Dans un autre mode de réalisation, les bras du premier circuit peuvent comprendre chacun deux bras élémentaires parallèles disposés de part et d'autre du bras associé du second circuit, les bras élémentaires de chaque paire étant reliés par plusieurs bras transversaux distants le long des bras .élémentaires. Gracie à cette dispositionj l'effet d'écran du premier circuit peut être amélioré. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui Va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en plan d'un premier mode de réalisation de balun selon l'invention - la figure 2 est un circuit électrique permettant l'explication- du fonctionnement du balun selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en plan d'un second mode de réalisation de balun selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue en plan d:'un troisième mode de réalisation de balun selon l'invention. La figure 1 représente un mode de réalisation de balun selon l'invention qui comprend un substrat souple et plan 20, par exemple en "Mylar",ayant un premier circuit conducteur 22 sut une de ses faces et un second circuit conducteur 24 sur l'autre face. Les deux circuits 22 et 24 sont formés sur le substrat 20 de la meme manière, par mise en oeuvre de l'une des techniques-bien connues de fabrication des plaquettes de circuits imprimés, par exemple par attaque chimique ou impression. Le premier circuit 22 comprend des bornes 26, 28 et 30 et il constitue une ligne de masse alors que le second circuit 24 comprend des bornes 32, 34 et 36. Comme représenté aussi sur la -figure 2, les circuits 22 et 24 forment ensemble deux lignes de transmission, une première ligne 42 comprenant des bornes 26, 30, 32 et 36 et des bras conducteurs 40 et 38, et une seconde ligne 48 comprenant des bornes 28, 30, 34 et 36 et des bras-conducteurs 46 et 44. Chacune des lignes 42 et 48 a une impédance caractéristique Z0. Lors de l'utilisation du balun, les lignes 42 et 48 sont reliées en parallèle aux bornes 30 et 36 et en série aux bornes 26, 28, 32 ét 34. Dans.l'application particulière considérée, les bornes 30 et 36 sont reliées à une entrée du circuit d'accord de télévision ayant une impédance Zo/2 et les bornes 28 et 32 sont reliées à une antenne ayant une impédance 2Zo. Les longueurs des lignes dé transmission 42 et 48 sont telles que,.à toute fréquence de travail,la longueur électrique n'est pas égale à la moitié de la longueur d'onde ou à un multiple d'une demi-longueur d'onde. Comme représenté sur la figure 2, on suppose que le balun a des bornes 28 et 32 reliées à la sortie compensée à 300 n d'une-antenne non représentée, les bornes 30 et 36 étant reliées à une entrée non compensée de circuit d'accord de télévision (non représenté) de 75 n. Comme représenté, la ligne 42 de transmission reliée aux bornes d'entrée d'anten- ne 28 et 32 a une impédance caractéristique Z0 qui est égale à 150 n, et la ligne 48 a aussi une impédance caractéristique Z0 égale à 150 n. Les bras 40 et 46 sont reliés l'un à l'autre, près de la borne 30, par un bras transversal 50, sous forme d'une troisième ligne raccourcie 52 de transmission qui a une impédance caractéristique Z05 et qui est montée en parallèle à la ligne 48 par les bornes 26 et 34. Z1, Z2 et Z3 sont les impédances d'entrée des lignes 42, 48 et 52 respectivement. L'impédance globale d'entrée du balun Zin, mesurée aux bornes 28 et 32, est donnée par-: Dans un cas idéal, lors de l'adaptation convenable de l'antenne de 300 n, Zin doit être égal à 300 n. Cette valeur peut être obtenue lorsque Z3 a une valeur importante par rapport à Z2, car alors Z1 est égal à Z2 et est égal à Z0 , si bien que Zin = 2Zo = 2 x 150 = 300 n Cette caractéristique de Z3 donne aussi une impédance de sortie Zout aux bornes 30 et 36 qui a la valeur nécessaire de 75 n car et en conséquence qui, lorsque Z3 a une grande valeur comparée à celle de Z2, est égal à et, lorsque Z1 = Z2 = 150 n, Zout est égal à 75 n.L'impédance d'entrée Z3 de la ligne 52 est Z3 = j Z05 tg dans laquelle X est la longueur d'onde, 1 est la longueur électrique de la ligne et Z05 est l'impédance caractéristique de la ligne. Lorsque l est égal à 0, à une demi-longueur d'onde. ou à un multiple d'une demi-longueur d'onde, Z3 est nul, et la ligne 48 est court-circuitée àl'entrée quelle que soit la valeur de Zos. Il apparat donc un déséquilibre important qui est la raiso; de l'établissement du critère établi anté rieurement-selon lequel les longueurs des lignes de transmis sion ne doivent pas etre égales à un multiple quelconque d'une demi-longueur d'onde pour une fréquence quelconque de la plage voulue de travail. Pour que le balun soit convenablement adapté à l'antenne entre 54 et 216 MHz, les longueurs des lignes et l'impédance caractéristique Zos de la ligne 52 doivent être telles que Z3 ne court-circuite pas de façon notable la ligne 48, à une fréquence quelconque dans cette plage d1éten- due\ 4/1. Par exemple, lorsque les lignes de transmission ont une longueur correspondant à un dixième d'une longueur d'onde la fréquence la plus faible, la valeur minimale de Z3 observée aux fréquences extrêmes de 54 et 216 MHz sont +j.73 Z05 et ~je73 Z05 respectivement. Ainsi, lorsque Zos est établi à une valeur bien supérieure à celle de ZO, par. exemple 1 000 n, on peut prévoir que le balun fonctionne avec un faible taux d'ondes stationnaires entre 54 et 216 MHz. Un exemple de-balun réalisé suivant ces critères fonctionne entre 34 et 248 MHz avec un taux d'ondes stationnaires qui ne dépasse 1,5 à 1. Cette valeur convient bien aux critères normalement imposés au taux d'ondes stationnaires des récepteurs de télévision qui est de 2 à 1, sur une plage de fréquences de 54 à 216 MHz. De plus,-on peut améliorer le taux d'ondes stationnaires en accroissant la perte d'énergie dans la ligne 52, par exemple par formation des bras 40 et 46 par des parties alternées de cuivre et de "Permalloy", ayant chacune une épaisseur supérieure à la pénétration à ia plus faible fréquence à laquelle le balun doit fonctionner, celui-ci étant replié de manière que les parties de "Permalloy" soient adjacentes.Le "Permalloy" est un alliage contenant 80 % de nickel et 20 % de fer et qui a des propriétés magnétiques d'aimantation et de désaimantation très avantageuses. L'ayant tage de la disposition décrite, pourvu que les pertes à la plus faible fréquence intéressante soient suffisantes, est que les réflexions dues aux courts-circuits n t apparaissent pas à l'entrée, et que l'inpédance Zin de la ligne 52 est égale à Zos et n'est pas fonction de la fréquence. On peut en conséquence obtenir une amélioration de l'adaptation sur une large bande de fréquences. Cependant, même avec un tel ensemble présentant des pertes, Zos doit être bien supérieur à ZO de manière que les défauts d'adaptation et les pertes d'insertion soient faibles.L'impédance Zos shunte toujours la ligne 48 de transmission et l'énergie qui se propage dans la ligne 52 est absorbée. Dans un mode de réalisation pratique, le substrat a une longueur d'environ 533 mm à la fréquence voulue de 54 à 216 MHz. Des ensembles condensateur-résistancô, montés en parallèle, comprenant un éclateur, peuvent être montés de manière connue en série avec chacune des lignes de transmission du balun selon l'invention, soit sous forme de composants séparés, soit, lorsque l'espace et les valeurs des composants le permettent-, directement sur le substrat souple, de manière connue. Le second mode de réalisation de falun selon l'invention, représenté sur la figure 3, diffère du premier mode de réalisation en ce que le premier circuit 22 est formé par deux bras non séparés 40 et 46 et non pas par des bras 40 et 46 qui sont chacun séparés en deux bras élémentaires reliés par des bras transversaux 54. l'ensemble à bras élémentaires de la figure 1 améliore le blindage et est avantageux 'lorsque cette caractéristique est primordiale, en plus de .la valeur faible imposée pour le taux d'ondes stationnaires. Cependant, la disposition de la figure 3 donne la bonne adaptation voulue d'impédance. La figure 4 représente le troisième mode de réalisation de balun selon l'invention qui comprend des bras divisés comme dans le mode de réalisation de la figure 1, pour le premier circuit 52, et dans lequel les déux- circuits 22 et 24 sont repliés sur eux-mames un certain nombre de fois et ontun trajet sinueux permettant la réduction de la long gueur globale du substrat 20. Bien que,- dans les modes de réalisation décrits; les bras du premier circuit et ainsi ceux du second soient parallèles', il faut noter que les bras du premier circuit peuvent avoir une disposition différente, par exemple ils peuvent être perpendiculaires, de manière que les connexions externes aux bornes soient facilitées. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Balun, comprenant un substrat en matière isolant de l'électricité, un premier circuit conducteur formé sur une face du substrat et un second circuit conducteur formé sur l'autre face du substrat, ledit balun étant caractérisé en ce que le substrat est souple, en ce que le premier circuit comprend deux bras conducteurs partant d'une borne commune unique à une première extrémité et parvenant à deux bornes séparées à 1'autre extrémité, en ce que le second circuit comprend deux bras conducteurs partant d'une borne commune unique à une première extrémité et parvenant à deux bornes séparées à l'autre extrémité, et en ce que les bras du second circuit sont chacun-parallèles à un bras associé du premier circuit, mais sans être superposés à ce bras associe. 2. Balun selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras du premier et du second circuit ont chacun une largeur sensiblement constante sur leur longueur, tous les bras ayant pratiquement la même largeur. 3. Balun selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras du premier circuit comprennent chacun deux bras élémentaires parallèles disposés de part et d'autre du bras associé du second circuit, les bras élémentaires de chaque paire étant reliés par plusieurs bras transversaux distants le long des bras élémentaires. 4. Balun selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bras du premier circuit sont parallèles l'un à l'autre. 5. Balun selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bras du premier circuit sont perpendiculaires l'un à l'autre. 6. - Balun selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bras des deux circuits sont rectilignes. 7. Balun selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bras des deux circuits ont des trajets sinueux. 8. Balun selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en cé que les bras du premier circuit comprennent chacun des parties alternées en cuivre et en "Permalloy", ayant chacune une épaisseur supérieure à la pénétration à la plus faible fréquence à laquelle le balun doit fonctionner. 9. Balun selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat est replié de manière que les parties des bras du premier circuit qui sont en "Permalloy" soient adjacentes. 10. Balun selon l'une quelconque des revendications précédentes,- caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble condensateur-résistance monté en série avec chaque ligne de transmission. 11. Balun selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ensembles condensateur-résistance sont directement formés sur le substrat.