Brevet FR2428895A1 — publié le 19800111

La présente invention concerne un câble électrique à haute immunité à blindage mince destiné à des applications nécessitant,-~*a~la fols un haut niveau d'immunité un faible encombrement et un faible poids On connaît des câbles à blindage mince réalisés par tressage, par blindage, dit "hélicoïdal", par rubanage de rubans métallisés ou métalliques, par des dépôts chimiques, etc.. L'efficacité d'un blindage se mesure par son impédance de transfert ZT L'impédance de transfert ZT d'un câble blindé est définie comme étant le quotient de la tension parasite apparaissant entre deux points de blindage distants de 1 m par l'intensité parcourant le blindage, soit ZT = v (1) i Kiichhoff a montré que ZT est intrinsèque au blindage et symétrique par rapport à celui-ci, et qu'il est indépendant de la nature et de nombre de conducteurs, actifs ou non, recouverts par le blindage. ZT comporte une partie réelle et une partle imaginaire La partie réelle de ZT est donnée par l'expression et ro = résistance linéique du blindage e = épaisseur du blindage = = perméabilité de l'espace 4 r = perméabilité relative du matériau c- = conductivité du matériau P = fréquence du signal ZT est donc une fonction rapidement décroissante de x. La recherche de faibles valeurs de ZT pour une fréquence donnée entraîne à choisir des matérlaux pour lesquels le produit ro a une valeur élevée. L'introduction de matériaux ferromagnétiques permet de donner à la perméabilité relative et a la conductibilité des valeurs élevées pour des fréquences relativement basses. Aux fréquences très élevées, la partie réelle de ZT tend vers zéro. Toutefois, l'impédance de transfert ne s'annule pas et il subsiste un terme de valeur selfique (partie imaginaire qui est une fonction compliquée - de la nature du blindage (tresse, ruban feuillard, tube, etc... - de sa composition (nombre de fuseaux, nombre de brins) - de sa géométrie (épaisseur, angles, etc...) Les graphes de la figure 1 indiquent les impédances de transfert de différents types de câbles blindés, servant à montrer l'efficacité comparée des différents types de blindage de même épaisseur. Les graphes correspondent respectivement à un blindage constitué par un tube de cuivre plein a, à une tresse b, à un rubanage fait à l'aide d'un ruban de cuivre c, un blindage hélicoldal d et à un rubanage de ruban métallisé e. Dans le cas de blindage multiple, les divers blindages ci-dessus peuvent être combinés. L'efficacité des blindages est décroissante en partant de l'efficacité maximale correspondant au tube de cuivre plein a jusqu'au rubanage, à l'aide de rubans métallisés e. La meilleure efficacité pour un même encombrement est celle d'un tube de cuivre plein L'efficacité d'un blindage par rubanage est difficilement reproductible, et surtout elle n'est pas constante dans le temps, à cause des contacts insuffisants et aléatoires entre les diverses spires consécutives du blindage ; en effet, après un certain temps, du fait de l'oxydation des surfaces en regard, les contacts deviennent ponctuels. Dans ce cas, le courant ne passe plus dans le sens longitudinal du blindage, mais dans le sens longitudinal du ruban, si bien que le ruban stas- simile à une self.Or, l'effet de self sera d'autant plus grand que la fréquence du courant sera importante De plus, la fréquence à laquelle l'impédance de transfert diminue dépend de l'inverse du carré de - l'épaisseur du blindage, cette frequence étant égalez 33.10-3.e MHz ; cette formule donne la fréquence de décrochement d'un blindage constitué par un tube de cuivre plein d'épaisseur e (e est exprimé en millimètre).Selon cette formule, si le blindage est mince, ce qui est le but recherché on ne peut obtenir une protection efficace aux basses et moyennes fréquences En résumé, les câbles à blindage rubané présentent l'avantage dun faible encombrement, d'un faible poids et d'une certaine souplesse, mais malhelzreusement, ces câbles ont une mauvaise réponse en fréquence, à cause de leurs caractérJstLques de self créées par les mauvais contacts entre les spires consécutives La présente invention a pour but de créer un câble électrique à haute immunité à blindage mince, et dont l'efficacité soit de l'ordre de l 000 fois supérieure à ce qu'il est possible d'obtenir selon l'art antérieur, avec des blindages de faible épaisseur, de l'ordre de 0,1 mm c'est-à-dire avec les blindages les plus légers, notamment pour obtenir un câble applicable à l'aéronautique ou à l'aérospatiale et en particulier à la protection contre les perturbations de nature électrique provoquées par des explosions nucléaires (phénomène EMP ou électromagnétique pulse") dont les caractéristiques soient reproductibles et qui soient efficaces aux basses et moyennes fréquences A cet effet, l lnventlon concerne un câble électrique blindé, ce câble étant caractérisé en ce que le blindage est réalisé par la superposition d'au moins deux couches conductrices séparées par une couche à haute perméabilité, la résistance de chaque couche conductrice étant égale au plus à 5 fois celle d'un tube continu en cuivre de même épaisseur. Suivant une autre caractéristique de l'lnvention, les couches conductrices sont constituées par un rubanage à recouvrement d'un ruban métallique muni d'une couche métallique inoxydable ou faiblement oxydable et bonne conductrice de l'électricité, pour assurer un contact durable et de bonne qualité entre les spires consécutives. Suivant une caractéristique particulière de l'invention, le ruban servant au rubanage est un ruban de cuivre revêtu dWune couche d argent. L'invention sera décrite plus en détail, à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure l représente les graphes donnant l'impédance de transfert ZTr en fonction de la fréquence (Hz) pour divers types de blindage connus, minces et de même épaisseur, - la figure 2 est un graphe donnant l'impédance de transfert en fonction de la fréquence pour des cibles électriques blindés selon l'invention De façon générale selon l'invention, gracie à la faible épaisseur des couches conductrices, il est possible d'intercaler entre celles-ci une couche mince en un matériau de haute perméabilité On obtient ainsi un encombrement plus faible pour une efficacité équivalente à celle d'un blindage constitué par un tube de cuivre plein de plusieurs millimètres d'épaisseur, blindage qui est prohibitif pour la plupart des applications envlsagées ci-dessus. Par rapport à un blindage classique, de même épaisseur, on étend le spectre des fréquences protégées d'un facteur de l'ordre de 103 à la fois vers les basses fréquences et vers les hautes fréquences ; dans cette plage de fréquences, on diminue l'impédance de transfert d'un facteur de l'ordre de Le nombre de trois couches données ci-dessus ne constitue qu'un exemple et non une limite à l'application de l'invention.En effet, on peut augmenter, de façon quelconque, le nombre de couches fines superposées, en alternant les couches conductrices et les couches à haute perméabilité De façon générale, la couche conductrice peut être obtenue par rubanage et les diverses spires doivent présenter un excellent contact La resistance linéique d'une couche conductrice doit au maximum être égale à cinq fois celle d'une couche continue de cuivre pur, de même épaisseur et de même diamètre moyen. Le cas échéant, la couche conductrice la plus interne peut être utilisée comme conducteur de retour. Les câbles électriques à haute immunité à blindage mince, selon l'invention s'appliquent, de façon préférentielle, dans les montages de l'aéronautique ou de l'aérospatiale, et de façon générale, pour la transmission de signaux ou d'informations dans des milieux très perturbés et lorsque les câbles doivent présenter un très faible encombrement et être tres légers. Selon l'invention, on réalise un câble élec- trique blindé à naute immunité en entourant ce câble d'au moins deux couches très conductrices, séparées chaque fois par une couche à haute perméabilité magnétique, (à produit r élevé) Selon un cas particulier, on a réalisé un câble à trois couches La première couche est constituée d'un ruban de cuivre de 35 microns d'épaisseur argenté sur une épaisseur de 2 microns Cette première couche est rubanée à recouvrement La seconde couche de 25 est constituée d'un matériau à haute perméabilité qui est également rubane, La troisième couche est constituée d'un ruban de cuivre de 25 microns d'épaisseur argenté sur une épaisseur de l à 2 microns et qui est rubanée à recouvrement L'impédance de transfert de ce blindage correspond à la courbe A de la figure 2. La courbe B correspond, à titre de comparaison, à un blindage formé par deux rubans de cuivre, sans couche conductrice inoxydable, ni couche intermédiaire à haute perméa bilité. REVENDICATIONS 10) Câble blindé à haute immunité ayant un blindage mince, comportant au moins un conducteur central, câble caractérisé en ce que le blindage est formé par au moins trois couches dont deux sont conductrices et alternent avec une couche à haute perméabilité, la résistance de chaque couche conductrice étant égale au plus à cinq fois celle d'un tube continu, en cuivre de même épaisseur, et de même rayon moyen. 20) Câble à haute immunité, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches conductrices sont constituées par un rubanage de rubans de cuivre muni sur ses faces d'une couche conductrice inoxydable ou faiblement oxydable, et bonne conductrice de l'électricité. 3 ) Câble à haute immunité selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ou les couches intermédiaires à haute perméabilité est constituée par le rubanage d'un matériau à haute perméabilité (produitOrgrélevé). 4t) Câble à haute immunité, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les matériaux à haute perméabilité sont choisis dans le groupe formé par les matériaux suivants : fer de suède, fer pur, anhyster, mu-métal, permalloy, supermalloy, supranhyster, satimphy, permumphy, ferholtzer et leurs équivalents fonctionnels. 50) Câble à haute immunité, selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la couche conductrice de protection du cuivre est une couche d'argenture ou de dorure. 60) Câble électrique caractérisé en ce qu'il est obtenu par la combinaison de plusieurs câbles à haute immunité, protégé par un blindage général à haute immunité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.