Brevet FR2461372A1 — publié le 19810130

La présente invention est relative à un dispositif de connexion et un répartiteur d'énergie, à large bande, pour diviser (ou réunir) une énergie à haute fréquence avec un rapport de division quelconque. Dans des installations émettrices, on utilise souvent des diviseurs d'énergie qui doivent diviser une énergie d'émetteur arrivante en deux ou plusieurs niveaux d'énergie identiques ou dif férents. Il est alors nécessaire que dans toute la gamme de fréquences considérée, le facteur de réflexion reste inchangé et, en outre, que le rapport de division et la position de phase des énergies divisées soient maintenus constants. I1 est en particulier nécessaire que la position de phase des énergies partielles soit la meme, indépendamment de la fréquence. La présente invention se propose de réaliser un dispositif de connexion comportant diviseurs d'énergie qui soient à larges bandes et qui permettent une division ou une réunion de fraction d'énergie quelconque. La présente invention a pour objet un dispositif de connexior pour assurer une division ou une réunion, rigide en phase, indépendante de la fréquence, d'énergie à haute fréquence, caractérisé par le fait qu'on réalise une transformation à un ou plusieurs étages de l'impédance caractéristique (Z) à une valeur d'impédance caractéristique réduite correspondant au plus grand rapport de division (n), que la ou les fractions d'énergie qui correspondent au plus grand rapport de division sont amenées à la sortie directement sans autre transformation avec l'impédance caractéristique (Z) et que, par une disposition en parallèle, toutes les fractions possédant la même impédance caractéristique (Z) amenées à la sortie de faible impédance du premier transformateur sont transformées selon un rapport de transformation correspondant à la valeur d'impédance caractéristique de départ (Z). Ainsi la présente invention prévoit un diviseur d'énergie qui repose sur une simple transformation de ligne, les circuits de transformation pouvant être réalisés à large bande presque à volonté. Si l'énergie doit être divisée en groupes à large bande, dans lesquels le premier groupe découple a/n de l'énergie, le deuxième groupe b/n de l'énergie, etc... jusqu'au dernier groupe m/n de l'énergie, on utilise alors un transformateur qui transforme l'im pédance caractéristique de connexion Z vers l'émetteur en une valeur Z/n. De cet emplacement, partent n lignes autant que possible symétriquement ayant une impédance caractéristique Z et ainsi l'im pédance caractéristique totale des n lignes disposées en parallèle correspond à la valeur Z/n à l'extrémité du premier transformateur. Le dénominateur n est cependant toujours la plus petite partie de l'énergie qui est délivrée (P/n) c'est-à-dire que l'on prévoit au moins une ligne qui doit admettre cette plus petite énergie partielle, mais cependant également plusieurs lignes qui admettent cette plus petite énergie partielle, chacune présentant l'impédance carac téristique Z et partant du point de dérivation. Si on souhaite dans le même dispositif de plus grandes énergies partielles, les dif férentes lignes de dérivation présentant l'impédance caractéristique Z sont réunies et amenées au moyen d'un transformateur à la valeur Z.Les transformateurs de sortie ont ainsi le rapport de transformation Z :Z ou Z : Z d m le reste de l'énergie est ensuite obtenu en mettant en place un transformateur Pour plus de clarté, on va donner deux exemples Une antenne d'émission se compose de deux groupes de dipôles dont le premier doit recevoir 1/7 de l'énergie tandis que l'autre doit recevoir 6/7 de l'énergie. On utilise pour cela un transformateur de Z: Z 7 dont la partie de basse impédance est prolongée par sept lignes d'impédance caractéristique Z. L'une de ces lignes est reliée directement avec l'antenne dipôle qui doit recevoir 1/7 de l'énergie tandis que les 6 autres lignes sont réunies à un transformateur qui transforme Z/6 en Z. La sortie de ce transformateur présente l'impédance caractéristique Z et peut être amenée à l'autre groupe de dipôles. Selon un autre exemple dans une installation de transmission, un récepteur nécessite 1/17 de l'énergie, un second 3/17 de l'énergie et un troisième la partie restante de 13/17. Pour cela selon l'enseignement de l'invention on peut utiliser un transformateur de Z : Z/17. Du côté basse impédance partent 17 lignes ayant l'impédance caractéristique Z l'une étant reliée directement au récepteur de 1/17 de l'énergie. Trois autres lignes sont réunies et amenées au récepteur nécessitant 3/17 de l'énergie par un transformateur de Z/3 : Z. Les 13 lignes restantes sont également réunies et reliées par un transformateur de Z/13 : Z au récepteur necessitant 13/17 de l'énergie. Afin de pouvoir réaliser également des rapports de division impairs ou d'autres rapports compliqués, il est possible de disposer en succession plusieurs dispositifs identiques. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront de la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation de répartiteur d'énergie quadruple qui présente deux sorties delivrant chacune 1/14 de l'énergie d'entrée, tandis que les deux autres sorties délivrent chacune 6/14 de cette énergie, en se référant au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un répartiteur d'énergie à quatre étages de transformation, la figure 2 représente à plus grande échelle une vue en coupe de la partie II de la figure 1, la figure 3 représente à plus grande échelle une vue en coupe de la partie III de la figure 1, la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 1 et de la figure 2, la figure 5 est une vue en direction de la flèche V des figures 1 et 2, la figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la figure 1 ou de la figure 3, la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII de la figure 6. Le répartiteur d'énergie représenté dans le dessin est réalisé sous la forme d'un dispositif de transformation selon la technique coaxiale. I1 présente une entrée 10 et quatre sorties 12, 13, 14 et 15. Les sorties 12 et 14 délivrent chacune 1/14 de l'énergie entrant en 10 tandis que les sorties 13 et 15 délivrent chacune 6/14 de cette énergie. L'entrée 10 présente un conducteur intérieur 16 et un conducteur extérieur 18 entre lesquels est disposé un support isolant 19. Le conducteur extérieur 18 est relié par un tube conducteur extérieur 20 à un prolongement en forme de douille 22 d'un boîtier de dérivation 24. Le conducteur intérieur 16 s'étend dans un tronçon de A/4 dans un manchon 26 de conducteur intérieur, est isolé de lui électriquement et centré par rapport à lui par des supports isolants 27. Le manchon de conducteur intérieur 26 est, de son coté, centré dans le conducteur extérieur par des supports isolants 28 et 29.A l'intérieur de la partie du manchon de conducteur intérieur 26 tournée vers le boîtier de dérivation 24, est mis en place avec un jeu annulaire radial un tronçon de conducteur intérieur massif 30, ce tronçon étant relié par une vis 32 à son extrémité de droite selon la figure 1. Dans l'orifice central du boîtier de dérivation ou disque de fermeture 24 est mise en place une broche de conducteur intérieur 34 qui est vissée du côté droit selon la figure 1 dans le tronçon de conducteur intérieur 30 et du côté gauche dans un tronçon massif de conducteur intérieur 36. Ce tronçon de conducteur intérieur 36 est entouré par un manchon de conducteur intérieur 38 avec lequel l'extrémité gauche est reliée par une vis 40.Dans le tronçon de gauche, le manchon de conducteur intérieur 38 entoure avec interposition de manchons d'écartement une tige de conducteur intérieur 46 par laquelle s'effectue le découplage. Depuis le prolongement de manchon 48 du disque de fermeture 24, le conducteur extérieur se prolonge en un tube 50 dont l'extrémité de gauche est fermée par une partie de boîtier 52. Entre le manchon du conducteur intérieur 38 et le tube de conducteur extérieur 50, sont disposés des supports isolants 54 et 55. Le boîtier de dérivation 24 présente en un agencement annulaire symétrique autour de l'axe de la broche de conducteur intérieur 34 quatorze trous 56 dans lesquels pénètrent des broches de conducteur intérieur 58 qui sont mises en place dans le côté frontal de gauche du manchon de conducteur intérieur 26 en un agencement annulaire correspondant. Sur le côté tourné vers le manchon 26, les broches de conducteur intérieur 58 sont supportées par des supports isolants 60. Comme on le voit en particulier aux figures 3 et 6, dans le trou le plus haut et le trou le plus bas qui sont désignés par 56A débouche un trou radial 62 et par ce trou est mis en place à chaque fois un palier de support 64 qui porte le tube de conducteur extérieur 66 conduisant aux sorties 12 et respectivement 14. Dans chaque tube 66, le conducteur intérieur 68 est supporté par des supports isolants 69. Dans les trous radiaux 62 est mise en place par l'intermédiaire d'un support isolant 70, une pièce de contact de conducteur intérieur 72 qui à l'extrémité radiale interne est en contact avec une partie de contact de la broche de conducteur intérieur 58A et s'applique sur une fourche disposée du côté radial externe à la suite du conducteur intérieur 66. Les broches de conducteur intérieur 58 disposées dans les autres trous 56 sont guidées vers l'extérieur du côté gauche selon la figure 1 du disque de fermeture comme on le voit de la vue partielle de la figure 7, et les broches 58, qui sont supportées à l'intérieur des trous 56 par un autre support isolant 61, pénètrent dans des trous du côté droit selon la figure 1 du manchon de conducteur intérieur 38. De cette manière, les six broches de conducteur intérieur sont réunies des deux côtés. La jonction du conducteur intérieur avec le conducteur intérieur 74 des sorties 13, et respectivement 15, s'effectue par l'intermédiaire de broches de connexion de conducteur intérieur radiales 76, élastiques vers l'extérieur, qui sont enfichées dans des trous radiaux 78 de la tige de conducteur intérieur 46 et passent librement par des trous 80 de la partie de boîtier 52.Les conducteurs intérieurs 82 des sorties 12 et 14 sont reliés par des pièces de contact des conducteurs intérieurs 84 avec le raccord du conducteur intérieur 68. L'exemple de réalisation représente un répartiteur d'énergie dans lequel, par chacune des sorties 12 et 14, passe 1/14 de l'énergie amenée à l'entrée 10 et à chacune des sorties 13 et 15 6/14 de l'énergie. Si une autre répartition de l'énergie est nécessaire, le nombre de trous dans le disque de fermeture 24 est modifié de façon correspondante et adapté au dénominateur commun des énergies partielles requises. Ainsi une partie des raccords peut être réalisée dans le plan du disque de fermeture radialement vers l'extérieur et une partie par l'agencement de conducteur extérieur après le tronçon d'extrémité. Dans chaque cas, la transformation s'effectue de la manière souhaitée grâce au fait que l'impédance caractéristique à toutes les sorties est la même que l'impédance caractéristique à l'entrée.Dans l'exemple de réalisation représenté, on a prévu une transformation à quatre étages dans le conducteur intérieur. Le premier étage est formé entre le conducteur intérieur 16 et le manchon de conducteur intérieur 26 dans lequel le conducteur intérieur 16 pénètre sans liaison électrique selon une longueur de A/4. Le deuxième étage de transformation est formé par la saillie de conducteur intérieur 86 du manchon de conducteur intérieur 26 et un autre étage de transformation entre les parties 26 et 30, tandis que le dernier étage est formé par la variation de diamètre 88. Dans ce qui précède l'invention a été décrite en liaison avec un agencement de transformation par lequel une énergie est divisée en une pluralité d'énergies partielles. Le même dispositif peut également être utilisé pour réunir plusieurs énergies faibles en une énergie totale en intervertissant les sorties et l'entrée du dispositif de l'exemple décrit. Comme on le voit sur le dessin, les différents tronçons de transformation du répartiteur d'énergie sont disposés en succession de manière telle que les différents tronçons de transformation sont dégageables les uns des autres et peuvent être individuellement ajustés avec des adaptateurs appropriés. Si des rapports de répartition plus compliqués que celui de l'exemple de réalisation sont nécessaires on peut disposer en succession plusieurs dispositifs de transformation selon la figure 1, auquel cas également une réunion est possible de la même manière lorsque le sens de propagation de l'énergie est inversé. Le boîtier de dérivation 24 qui forme des lignes coaxiales d'impédance caractéristique Z est dans l'exemple représenté relativement court. I1 peut également être plus long et simultanément réaliser un étage de transformation. Le boîtier de dérivation peut par exemple être réalisé sous forme de câble, pièce coudée ou analogue dans les cas notamment où l'on doit tenir compte d'un espace disponible réduit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de connexion pour assurer une division ou une réunion, rigide en phase, indépendante de la fréquence, d'énergie à haute fréquence, caractérisé par le fait qu'on réalise une transformation à un ou plusieurs étages de l'impédance caractéristique (Z) à une valeur d'impédance caractéristique réduite correspondant au plus grand rapport de division (n), que la ou les fractions d'énergie qui correspondent au plus grand rapport de division sont amenées à la sortie directement sans autre transformation avec l'impédance caractéristique (Z) et que, par une disposition en parallèle, toutes les fractions possédant la même impédance caractéristique (Z) amenées à la sortie de faible impédance du premier transformateur sont transformées selon un rapport de transformation correspondant à la valeur d'impédance caractéristique de départ (Z) . 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agencement de transformation présente une configuration coaxiale et que la division en énergies partielles s'effectue symétriquement au côté de basse impédance du transformateur d'entrée avec le nombre correspondant (n) de lignes coaxiales présentant l'impédance caractéristique (Z). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la réunion des énergies partielles s'effectue également symétriquement. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les éléments de transformation coaxiaux sont réalisés en plusieurs étages. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le couplage s'effectue par une ligne coaxiale ouverte (16, 26). 6. Répartiteur coaxial d'énergie pour un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend frontalement à l'extrémité d'un tronçon de transformation coaxial, dans un manchon de conducteur intérieur (26), des broches de connexion de conducteur intérieur (58) en un agencement annulaire symétrique par rapport à l'axe en nombre correspondant à la valeur du plus grand rapport de division, lesdites broches conduisant individuellement directement vers les sorties (12, 14) et, réunies, conduisant, par des étages de transformation, aux sorties (13, 15). 7. Répartiteur d'énergie selon la revendication 6, carac térisé par le fait que les broches de conducteur intérieur (58) pénètrent dans des trous d'un boîtier de dérivation (24) qui forme le conducteur extérieur, et sont supportées par des supports isolants (60), que les lignes coaxiales formées dans le boîtier (24) présentent l'impédance caractéristique (Z) et que le boîtier (24) avec ses prolongements de manchon des deux côtés (22, 48) est relié avec les conducteurs extérieurs (20 et respectivement 50) qui contiennent les étages de transformation et reposent sur le conducteur intérieur (30, 34, 35) qui s'étend par un tronçon de B/4 dans les manchons de conducteur intérieur (26). 8. Répartiteur d'énergie-selon la revendication 7, carac térisé par le fait que les broches de conducteur intérieur (58) traversent par des trous (56) le boîtier de dérivation (24) et forment des tronçons de lignes coaxiales d'impédance caractéristique (Z) et que les broches de conducteur intérieur (58) sont enfichées dans des trous frontaux d'un manchon de conducteur intérieur (38) de l'étage de transformation adjacent. 9. Répartiteur d'énergie selon la revendication 1, carac térisé par le fait que la réunion radiale de lignes coaxiales arrivantes ou partantes s'effectue sur l'emplacement de raccordement correspondant du transformateur en prévoyant des trous radiaux correspondants (78) dont le contact est assuré par des broches de connexion de conducteur intérieur (76) élastiques vers l'extérieur. 10. Répartiteur d'énergie selon la revendication 7, carac térisé par le fait que les tronçons de conducteur intérieur radiaux (72) sont en contact par des contacts à fourche avecles broches de connexion de conducteur intérieur (58A) à l'intérieur de trous (56A).