Brevet FR2475808A1 — publié le 19810814

L'invention concerne un câble à haute fréquence radiant coaxial, constitué par un conducteur intérieur, un con- ducteur extérieur concentrique, avec un diélectrique entre ces deux conducteurs, le conducteur extérieur portant des ouvertures séparées réparties sur toute la longueur du câble. Pour la transmission de signaux à haute fréquence (HF), à partir d'émetteurs fixes vers des récepteurs mobiles ou vice-versa, en particulier pour les transmissions radio dans des tunnels entre stations et appareils récepteurs dans le cas de véhicules sur rails, on nécessite des câbles haute fréquence d'un type o en chaque point de la longueur du câble, on doit recevoir de l'énergie HF, au moyen d'antennes appropriées. Ces câbles sont posés par exemple au voisinage des rails pour les véhicules, à savoir sur les traverses des chemins de fer, ou près des rails sur des pylônes, ou bien dans les passages sous tunnel, sur les parois du tunnel. Le brevet DE 1044 199 décrit un câble EF coaxial radiant, dans lequel le conducteur extérieur comporte une fente parallèle à l'axe et.de ce fait, l'isolation du conducteur inté- rieur n'est assurée que sur une partie de sa circonférence. le rayonnement se produit donc par la fente du conducteur extérieur. Un inconvénient d'une telle disposition consiste en ce que l'ou- verture constituée par la fente du conducteur extérieur est très grande. Dans des modes de réalisation connus de ce câble HF, l'an- gle d'ouverture se situe par exemple entre 100 et 1200. Une aus- si grande ouverture conduit à une élévation indésirable des per- tes, notamment lorsque le câble est disposé dans un sous-sol fa- vorisant les pertes, par exemple du béton humide. De plus, à travers la grande ouverture, l'humidité peut facilement pénétrer à l'intérieur du câble, ce qui augmente encore les pertes. Le brevet DE 16 90 138 concerne un câble HF ra- diant avec un conducteur extérieur tubulaire, qui est muni de fentes espacées, par lesquelles le champ électromagnétique peut s'échapper. La direction des fentes obliques par rapport à l'axe du câble, se modifie en permanence, de sorte que l'on obtient une ligne interrompue en zig-zag, En raison de cette allure des fentes, les composants axiaux du champ électromagnétique, sont affaiblis en ce qui concerne lé rayonnement, et les composants radiaux sont renforcés. De ce fait, on obtient une mesure de comparaison de la force du champ de réception. Dans ce câble HF 2.- 2475808 2.- également la surface ouverte que constitue la somme de toutes les ouvertures, est relativement grande. Il existe ici aussi un risque d'augmentation des pertes, par réaction de l'environ- nement et par infiltration de l'humidité à l'intérieur du câble. - On connaît, en outre, par le brevet DE 28 11 904, un dispositif pour la transmission de signaux HF, dans lequel on emploie un câble HF coaxial courant, avec conducteur exté- rieur fermié. Dans ce câble, des éléments coaxiaux sont incor- porés à des distances plus élevées, ces éléments ayant à un en- droit une ouverture dans le conducteur extérieur. Dans ce dispositif connu, on s'est basé sur le fait qu'tà-l'endroit o un câble coaxial avec conducteur exté- rieur "ouvert" est raccordé sur un câble coaxial à conducteur extérieur fermé, une onde de fil métallique guidé du conducteur extérieur est excitée. Cette onde de fil métallique est obtenue par l'ouverture dans le conducteur extérieur de la section coa- xiale, et elle est guidée à partir du conducteur extérieur du câble coaxial raccordé, qui lui ne présente pas d'ouverture. Elle peut 9tre reçue par l'antenne d'un appareil récepteur. Une difficulté inhérente à ce dispositif connu consiste en ce que la section coaxiale doit avoir, pour éviter la réflexion à l'endroit de raccordement, la m8me impédance ité- rative que le câble HF, et en outre, elle ne peut Otre montée que par des techniciens qualifiés. Le brevet DE 24 03646 présente un câble HF co- axial du type décrit en introduction. Dans ce câble connu, le conducteur extérieur comporte des ouvertures à distances régu- lières relativement courtes. L'écart entre ces ouvertures corres- pond à peu près au diamètre du conducteur extérieur et en-con- séquence, il est nettement plus petit que la longueur d'onde de service. Dans un câble HF de ce type, la surface ouverte consti- tuée par la somme de toutes les ouvertuures est également trop grande, de sorte que ce câble présente aussi les inconvénients décrits plus haut, L'invention a pour but de présenter un câble HF radiant, qui puisse ttre fabriqué dans des conditions simples et économiques, qui soit indépendant des conditions atmosphéri- ques et environnantes et présente de ce fait, une faible perte diélectrique et un amortissement plus élevé. A cet effet, l'invention a pour objet un câble du type décrit en introduction, caractérisé en ce que la dis- tance séparant les ouvertures entre elles, est supérieure à la longueur d'onde de service, et qu'elle est indépendante de celle-ci. Un câble coaxial radiant selon l'invention, est obtenu par voie simple, car on peut mettre en oeuvre les dispositifs nécessaires à la fabrication des câbles HF coaxiaux. Les ouvertures qui doivent être pratiquées à des distances éle- vées dans le conducteur extérieur, peuvent être obtenues par découpage à l'aide d'un outil approprié durant la fabrication du câble, ou par découpage préalable d'une tôle déterminée pour le conducteur extérieur. La distance entre les ouvertures devra être de préférence nettement plus élevée que la longueur d'onde de service du câble HP, qui peut se situer, par exemple, aux environs de 2,3 m pour une fréquence de 100 MHz. A partir de ces ouvertures très éloignées les unes des autres, on obtient des ondes électromagnétiques, qui sont non seulement irradiées dans l'espace extérieur, mais éga- lement transmises comme ondes de fil métallique sur le conduc- teur extérieur, et peuvent être captées en tous points du câble EF. Comme la distance entre les ouvertures est très grande, il s'en suit que la surface ouverte du conducteur extérieur est petite par rapport à la surface totale du câble. Il n'appara t ainsi qu'une faible réaction de l'environnement et l'influence de l'humidité pénétrant à l'intérieur du câble est négligeable. La limite supérieure de la distance séparant les ouvertures est définie en tenant compte de la perte sur le câble HF et de la perte des ondes transmises sur le conducteur extérieur, de telle sorte qu'un signal suffisamment fort puisse encore être capté. Selon une réalisation de l'invention, les écarts des ouvertures peuvent être différents, car ces écarts ne dépen- dent pas de la longueur d'onde de service. Grâce à des écarts variables de ce type, on peut éviter des pointes de réflexion, qui apparaissent sinon pour des fréquences déterminées. L'invention sera mieux comprise en regard du mode de réalisation décrit ci-dessous et des dessins annexées, dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'une ligne de transmission, dans laquelle un câble HB selon 3.- 4._ 2475808' l'invention est mis en oeuvre, - les figures 2 et 3 sont deux vues différentes d'un câble HF, la figure 5 étant une vue en coupe le long de III-III de la figure 2. La référence 1 désigne un émetteur, à partir duquel on doit transmettre de l'énergie HF le long d'une dis- tance prédéterminée. A la sortie 2 de cet émetteur, est raccor- dé un câble HF coaxial 3, qui peut être isolé à son extrémité par un arrêt 4 de façon exempte de réflexion. le câble HF 3 est disposé le long d'une distance donnée, par exemple le long de rails, sur lesquels un véhicule peut se déplacer. Ce véhicule est équipé d'un appareil récepteur et d'une antenne 5 représen- tée schématiquement, qui est conduite parallèlement au câble HF 3 à distance régulière. Le câble EF 3 est constitué, selon les figures 2 et 3, par un conducteur intérieur 6, un diélectrique 7 et un conducteur extérieur 8. Le conducteur intérieur 6 peut 9tre conçu sous la forme d'un fil ou d'un tube, et il est constitué de préférence par du cuivre. L'isolation 7 consiste de préféren- ce, en une matière synthétique compacte ou expansée, comme par exemple du polyéthylène. Il est cependant également possible d'utiliser pour l'isolation des disques portés par le conducteur intérieur, éloignés les uns des autres, ou bien une hélice en- roulée autour du conducteur intérieur. Le conducteur extérieur est conçu de préférence sous forme de ruban longitudinal en cuivre ou aluminium, enrou- lé autour de l'isolation 7 de façon à former un tube. Les arêtes de ce tube se touchant bord à bord sont soudées au moyen d'un- joint longitudinal et le tube ainsi fermé est tiré ensuite vers le bas jusqu'à être disposé sur l'isolation 7. Pour la Radiation de l'énergie HEF, le conducteur extérieur comporte dés ouvertures 9, dont l'écartement A est plus grand, de préférence beaucoup plus grand, que la longueur d'onde de service. Cette longueur d'onde se situe, pour un câble avec une isolation en polyéthy- lène compacte, pour une fréquence de 100 MHz, à 2 m, et pour une fréquence de 450 MHz, à 0,44 mm. L'écart A entre les ouver- tures 9 doit être d'au-moins 10 m et d'au-plus 50 m, c'est-à- dire un multiple de la longueur d'onde. La distance A entre les ouvertures 9 sera la même de préférence sur toute la longueur du câble, pour des 5._ 2475808 facilités de fabrication. Mais il est également possible de fai- re varier cette distance A. On peut alors éviter des pointes de réflexion qui apparaissent pour des longueurs d'onde déter- minées, par suite de l'écartement régulier des ouvertures, par addition en phase au début du câble. A chaque endroit o, sur le mode de réalisation représenté, une ouverture 9 est désignée, on peut disposer en principe, également plusieurs trous répartis sur la circonféren- ce du c&ble HF 3, en vertu de quoi le rayonnement peut s'effec- tuer en toutes directions, indépendamment de l'enrobage du câble. Sur les figures, les ouvertures 9 sont représentées sous forme d'orifices circulaires. Bien entendu, ces ouvertures peuvent également avoir toute formé géométrique appropriée et en parti- culier, elles peuvent être réalisées sous forme de fentes. 6.- 2475808 6.- RE V E N D I CA T I 0-NS 1.- Câble à haute fréquence radiant coaxial, (3), constitué par un conducteur intérieur (6), un conducteur extérieur concentrique (8) avec un diélectrique (7) entre ces deux conducteurs, le conducteur extérieur portant des ouvertures séparées (9) réparties sur toute la longueur du câble, câble ca- ractérisé en ce que la distance (A) séparant les ouvertures (9) entre elles, est supérieure à la longueur d'onde de service, et qu'elle est indépendante de celle-ci. 2.- Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance (A) séparant les ouvertures (9) entre elles, est comprise entre 10 et 50 m. 3.- Câble selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance (A) séparant les ouvertures (9) entre elles, est la môme sur toute la longueur du câble. 4.- Câble selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance (A) séparant les ouvertures (9) est variable. 5.- Câble selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que chaque ouverture (9) est constituée par plusieurs trous répartis sur la circonférence du- câble (3).