Brevet FR2502424A1 — publié le 19820924

LIGNE A RETARD MINIATURE A CONSTANTES REPARTIES La présente invention concerne une ligne à retard miniature du type à constantes réparties de manière sensiblement uniforme, destinée notamment à être utilisée dans des récepteurs de télévision en couleurs pour effectuer, par exemple, l'égalisation des retards entre la voie du signal de luminance à large bande (5MHz) et celles des signaux de chrominance à bandes plus étroites, quelque soit le système (NTSC, SECAM ou PAL) utilisé.- La diminution du temps de montée de signaux impulsionnels avec l'augmentation de la bande passante est bien connue. II se produit, en outre, dans la voie de la chrominance un retard de groupe supplémentaire de quelques centaines de manosecondes (selon le nombre d'étages, par exemple) qu'il faut également compenser.Il est, par conséquent, indispensable d'insérer en aval de la sortie du détecteur vidéo et en amont du matriçage des signaux de couleurs, une ligne à retard dont la bande passante est de 5 à 6 MHz environ et qui impartit au signal de luminance appliqué à son entrée un retard de plusieurs centaines de nanosecondes (compris par exemple, entre 220 et 470 ns, ou encore entre 0,5 et 1,5 microsecondes). Des lignes à retard à constantes localisées, réalisées à l'aide d'inductances discrètes réunies en série entre l'entrée et la sortie de la ligne et de condensateurs discrets dont chacun a une armature reliée à une jonction de deux inductances et l'autre armature à la masse, sont bien connues. La composante inductive peut également être constituée par un bobinage à pas constant et à une seule couche (solénoldal) muni de prises intermédiaires (équidistantes) pour le couplage capacitif à la masse. Cette conception présente l'inconve- nient de nécessiter de nombreuses soudures aux jontions des inductances discrètes ou des prises intermédiaires susmentionnées avec les condensateurs. On connaît également divers types de lignes à retard avec des constantes réparties. Dans l'un des types de celles-ci, l'une des armatures du condensateur est rapportée par sérigraphie ou éva- poration sous vide avec vitrification sur un substrat en verre qui constitue en même temps le support cylindrique du bobinage monocouche dont le cuivre constitue l'autre armature de la capacité répartie et le vernis isolant qui le recouvre constitue le diélectrique. Deux ou plusieurs éléments de ligne à retard ainsi réalisés peuvent être connectés en cascade en reliant les bobinages en série et les couches déposées en parallèle. Chacune des bobines étant réalisée séparément, leurs montage et connexion par soudure nécessite de la main d'oeuvre ainsi que le nettoyage (dégraissage) des substrats de verre avant sérigraphie ou évaporation sous vide. Pour un retard donné, la dimension en plan détermine le nombre d'éléments ou tronçons de ligne à retard qu'il faut utiliser. La demanderesse a également réalisé et commercialisé antérieurement des lignes à retard à constantes reparties pour la voie de luminance, en une seule pièce et au moindre coût, où le support de bobinage monocouche est réalisé en un matériau résine) thermoplastique isolant (éventuellement chargé de fibres ou de poudre de verre) avec trois broches ou picots conducteurs incorporés par picotage, le traversant de part en part, constituant respectivement l'entrée, la borne de masse et la sortie de la ligne à retard. Les bornes d'entrée et de masse ont été disposées, isolées l'une de l'autre, à proximité d'une extrémité du support, tandis que la borne de sortie est à son autre bout.L'armature métallique est constituée par un ruban en feuille d'aluminium de faible épaisseur (9 microns, par exemple) adhérant éventuellement à un ruban de cellulose ou de papier velin, qui est collé le long d'un coté du support avec l'aluminium vers l'extérieur. Le ruban d'aluminium est connecté au picot de masse au moyen d'une collerette ("clip") en demi anneau de cuivre qui le pince et qui est soudé par ses deux extrémités à ce picot. Le bobinage monocouche en fil de cuivre vernis entoure le support et le ruban de masse sur toute la longueur entre le "dip" et le picot de sortie.Le principal inconvénient d'un tel agencement de la ligne à retard est son encombrement important car sa longueur (distance entre l'entrée et la sortie) croit avec le retard désiré, ce qui complique son implantation sur un circuit imprimé et, par conséquent, le dessin de celui. Il serait éventuellement possible d'obtenir une réduction de cette longueur en doublant la capacité répartie par le collage d'un autre ruban en complexe d'altrtniruum papier ou cellulose du côté opposé du support, ce qui implique une modification de la collerette de connexion au picot de masse et une réduction de l'impédance caractèristique de la ligne.Par ailleurs, l'oxydation de l'armature en aluminium avec le temps entraîne une augmentation de l'épaisseur du diélectrique et, par conséquent, une diminution de la capacité répartie, ainsi qu'une modification possible de la résistance de contact entre la collerette et le ruban. La présente invention permet d'éviter les inconvénients susmentionnés des solutions de l'état de la technique et de réaliser des lignes à retard de faible encombrement et à faible prix de revient avec un nombre réduit d'opérations de soudure et de montage. L'invention a pour objet une ligne à retard miniature à constantes réparties comprenant un mandrin à surface cylindrique recouverte, au moins partiellement, d'une couche métallique formant une armature et d'au moins un enroulement en fil isolé par un vernis, bobiné autour du mandrin et en contact avec au moins une partie de l'armature de sorte qu'il présente un couplage capacitif réparti à cette dernière, où le vernis forme le diélectrique entre le fil et l'armature.La ligne à retard suivant l'invention, est principalement caractérisée en ce que le mandrin est composé de deux parties à surface cylindrique, relièes entre elles par une charnière souple de forme rectangulaire dont les extrémités sont respectivement solidaires de l'une des extrémités de chaque partie, cette charnière permettant le pivotement relatif des deux parties entre au moins une position coaxiale ment alignée et une position où elles sont en parallèle. L'invention sera mieux comprise et d'autres de ras caracto-, ristiques et avantages ressortiront de la description qui suit et des dessins annexés s'y rapportant, donnés à titre d'exemple, sur lesquels: -la figure 1 est une vue latérale en élévation d'un support de bobinage ou mandrin d'une ligne à retard suivantl'nwention; -les figures 2 et 3 sont respectivement des vues dans les sens de l'axe (géométrique et de rotation lors du bobinage) des deux bouts du mandrin; -la figure 4 est une vue en plan du mandrin de la figure 1 -la figure 5 est une vue en élévation latérale partielle de la ligne à retard; -la figure 6 indique schématiquement le sens des bobinages des deux parties de la ligne à retard ; et -la figure 7 est une vue en plan schématique des différentes pièces constitutives permettant l'assemblage de la ligne-à-retard suivant l'invention. Le mandrin 1 illustré sur les figures 1 à , est remisé en un matériau thermoplastique isolant tel qu'un polyamide, par exemple, du type de celui commercialisé sous la dénomination de "RILSAN (marque déposée par la société française "ATO CHIMIP' D'autres matériaux thermo-plastiques moulables, résistants mais pliables à faible épaisseur, tels que le polyéthylène, le polypropylène ou une chlorure de polyvinyl souple peuvent également outre utilsés. Des pièces en polyamides peuvent être fabriquées par moulage (a' partir d'une poudre), par injection, par compression, par coulage ou par extrusion, par exemple. Le mandrin 1 qui devra supporter l'enroulement en forme de solenolde ainsi que l'armature métallique capacitivement couplée à cet enroulement et reliée à la masse, est composé de detnx parties 2, 3 réunies ensemble de manière pivotable au moyen; d'une charnière flexible 4 qui peut être formée (moulée) en même temps que ces parties. Cette charnière 4 en forme de bretelle rectangulaire, forme des saillies axiales sensiblement tangentielles à l'un des c8tés des deux parties 2, 3 qui, du fait de sa flexibilité dûe à son épaisseur relativement faible (de quelques dizièmes de millimètre), permet de faire pivoter l'une des parties 2 par rapport à l'autre 3 afin de pouvoir les mettre côte à côte et en parallèle. Les extrémités adjacentes des deux parties 2, 3 qui sont sensiblement de forme cylindrique sur la majeur partie de leur longueur, comprennent respectivement du côté opposé à la charnière 4, des saillies de forme parallèpipédique S, 6 comprenant chacune des faces supérieure 7 et inférieure 8 parallèles qui sont respectivement tangentes à deux génératrices diamétralement opposées de la circonférence cylindrique et une face normale 9 ou latérale de forme rectangulaire et tangente à une génératrice médiane par rapport aux précédentes, c'est-à-dire diamétralement opposée à la bretelle formant la charnière 4.Ces faces latérales 9 comprennent en leur milieu des saillies normales 10, 11 de forme cylindrique permettant de servir, d'une part, de relais ou pions de cablage isolants permettant d'ancrer une extrémité d'un bobinage au moyen de quelques tours et, d'autre part, après "bouterollage", au positionnement latéral de l'ensemble mis en place dans un boîtier de protection, comme il sera expliqué plus loin. L'extrémité libre de la première partie 2 du mandrin I est également muni d'une saillie latérale sensiblement parallélépipédique 12 dont les faces supérieure 13 et inférieure 14 sont tangentes à deux génératrices diametralement opposées du cylindre formant cette partie 2, et comprenant une face latérale rectangulaire 15 et une face frontale 16, normales aux faces 13 et 14 ainsi qu'une par rapport à l'autre. La première partie 2 est traversée de part en part, dans le sens axial, par un trou 17 dont la section est sensiblement en demicercle, qui permet le passage d'une broche tournante semi-cylindrique (non-représenté) faisant partie de la machine à bobiner automatique (programmée), utilisée pour la fabrication de la ligne à retard. Face à cette saillie latérale 12, cette extrémité libre de la partie 2 comprend une encoche 18 destinée à recevoir une pièce de liaison qui sera décrite plus loin. L'extrémité libre de la seconde partie 3 du mandrin 1 est de forme sensiblement cylindrique et elle est munie, du côté opposé à celui portant la charnière 4, d'une saillie cylindrique 19 formant un pion d'ancrage isolant analogue à ceux 10, 11 des saillies 5, 6 mais plus long, et, du même caté que la charnière 4, c'est-à-dire du côté diamétralement opposé à celui portant le pion 19, une encoche 20 analogue à l'encoche 18 et ayant le même but. La seconde pièce 3 est, par ailleurs, traversée axiaiement, de part en part; par un trou 21 qui est de section circulaire sur la majeure partie de sa longueur et qui comporte, au voisinage de la saillie 6, un rétrécissement 22 réalisé de telle sorte que sa section y devient sensiblement semicirculaire. Au niveau des jonctions respectives des trois saillies 3, 6 et 12 avec les portions cylindriques des parties 2 et 3, ces saillies sont respectivement traversées de part en part par des picots métalliques incorporés 23, 24 et 25, de section carrée, perpendiculaires aux axes longitudinaux de ces parties 2, 3 et parallèles à l'axe de leur pivotement relatif. Ces picots 23 à 25 sont respectivement moulés avec la pièce (par exemple, inséres dans le moule vide avant l'injection du matériau thermoplastique chauffé).Les picots 23 et 23 solidaires de la première partie 2, constituent respectivement les bornes d'entrée et de sortie de la ligne à retard, à laquelle sont soudées les deux extrémités du bobinage unique recouvrant les portions cylindriques respectives des deux parties 2, 3. Le picot 24 solidaire de la seconde partie 3 du mandrin I constitue la borne de masse reliée à l'armature métallique. La figure 5 représente une vue latérale en élévation de la ligne à retard dépliée et la figure 6 représente schématiquement le bobinage recouvrant les deux parties 2, 3 du mandrin 1. Avant d'effectuer le bobinage, le mandrin 1 est emmanché sur une broche et du côté de la charnière 4 souple, il est recouvert par l'armature 26 métallique formée par un ruban mince d'une matière plastique adhésive, dont une face est recouverte d'une couche métallique. De préférence, on utllisera ici un ruban métallisé élaboré à partir d'une feuille d'acétate recouverte sur l'une de ses faces par une encre d'argent conductrice. Le côté plastique de ce ruban en complexe métalloplastique est ensuite collé sur les deux parties 2, 3 du mandrin I et sur la charnière 4 (d'une encoche 18 à l'autre 20). Pour que cette armature 26 soit électriquement reliée au picot 26, elle est entourée de l'extérieur par une "ligature" 27 comprenant plusieurs tours de fil de cuivre étamé dont une extrémité est bobinée en 23 autour du picot 24.Le fil de ligature est ensuite soudé à l'étain à la couche d'argent formant l'armature 26 et au picot 24. Le bobinage en fil de cuivre verni est traité en une seule fois en commençant par le picot d'entrée 29 autour duquel plusieurs tours sont effectués afin d'y fixer l'une de ses extrémités. Ensuite, le fil est guidé vers l'autre extrémité de la première partie 2 pendant que celle-ci tourne, afin de recouvrir sa portion cylindrique et l'armature 26 qui la recouvre en partie par un enroulement serré 29 qui s'étend jusqu'à proximité de la saillie 5. Lorsque le premier enroulement 29 arrive au voisinage de la saillie 5, la rotation du mandrin I est arrêté et le fil est enroulé autour du premier pion de relais 10 et ensuite, après un tour 30 du mandrin 1, autour du second pion Il. Du second pion Il, le bobinage reprend au-delà de la ligature 27 pour former un second enroulement 31 qui arrive jusqu'au voisinage du fond de la seconde encoche 20. Le fil est ensuite enroulé autour du troisième pion 19 d'amarrage et ramené en quelques tours du mandrin 1 au picot de sortie 23, autour duquel est enroulée son autre extrémité. Les trois pions en plastique 10, 11 et 19 sont ensuite "bouterollés", c'est-à-dire aplatis et élargis au bout, afin de présenter des épaulements à leurs extrémités qui permettent de fixer le fil (de façon semblable au rivetage). On peut alors procéder aux soudures respectives des deux extrémités du bobinage unique aux picots d'entrée 25 et de sortie 23. Par la suite, on retire la broche (non représentée) qui sert à maintenir les deux parties 2, 3 du mandrin 1 en alignement et à les faire tourner, pour procéder au montage définitif dans un boîtier. On remarquera ici que les trous profilées traversant les parties 2 et 3 axialement de part en part peuvent avoir une section quelconque (carré, rectangulaire, par exemple) pourvu quelle comprenne une partie droite qui permet de les rendre rigides et de les faire tourner ensemble. 1l est à noter ici que le picot de masse 24 et le picot de sortie 23 peuvent être inversés. La figure 7 représente une vue schématique en bas des divers pièces permettant l'assemblage de la ligne à retard repliée et sa mise en place dans un bottier parallélépipédique (en forme de brique), ouvert d'en bas de façon à permettre l'insertion de la ligne à retard et son remplissage consécutif par une résine thermos durcissable (polymérisante, du type époxyde par exemple), avec les extrémités des picots 23 à 25 qui dépassent. Après les opérations successives dc bobinage (programme sur machine automatique) de l'enroulement unique, de bouterollage des pions isolants 10, 11 et 19, de la soudure respective des bouts de ce bobinage aux picots métalliques d'entrée 25 et de sortie 23 et du retrait de la broche (non représenté), les deux parties 2 et 3 du mandrin 1 sont repliées de manière à être mises en parallèle, avec la charnière souple 4 formant sensiblement un demiecerde. Afin de les maintenir en permanence dans cette position relative, une pièce de fixation 32 en forme de "U" comportant deux bras parallèles 33 et 34 et une bretelle de liaison 34 perpendiculaire, réunissant ensemble une extrémité de chaque bras 33, 34 et de longueur telle que lorsque ces derniers sont insérés simultanément dans les trous axiaux 17 et 21 respectifs des deux parties 2 et 3 du mandrin I, celles-ci soient parallèles. La section du bras 33 est adaptée à celle du trou 17, c'est-à-dire sensiblement semi-circulaire, et celle du bras 34 est sensiblement semi-circulaire à son extrémité libre et circulaire sur le reste de sa longueur, afin d'être adaptée à la forme du trou 21 et à son rétrécissement 22.La section de la bretelle de liaison 34 s'adapte aux dimensions (largeur et profondeur) des deux encoches 18 et 20 (ou échancrures), afin que l'extrémité extérieure de la pièce 32 vienne en alignement avec les extrémités non-réunies des parties 2 et 3 du mandrin 1. Cette pièce 32 est également en un matériau thermoplastique (polyamide, par exemple) et formée, de préférence, par moulage. On obtient ainsi un assemblage formé par deux parties cylindriques 2 et 3 parallèles portant l'armature 26 et les enroulements 29 à 31, dont les premières extrémités adjacentes sont réunies par la charnière souple 4 replièe en demi-cercle et dont les secondes extrémités adjacentes sont réunies au moyen de la bretelle 34 de la pièce amovible 32 insérée à fond dans les trous 17 et 21. La longueur des bras parallèles 33, 34 de la pièce amovible 32 est inférieure ou égale à celle LM des portions cylindriques des deux parties 2, 3 du mandrin 1. Les saillies axiales 5 et 6 respectives des pièces 2 ct 3 dépassent légèrement la saillie formée par la charnière 4 replièe, afin de la protéger et donnent à la ligne à retard repliée une longueur hors tout LH supérieure à la longueur LM des portions cylindriques. Le pion 10 bouterollé se trouve sensiblement au niveau de la saillie latérale 12 de la première partie 2 et les deux pions il et 19 de la seconde partie 3 sont bouterollés à sensiblement la même hauteur de manière à donner à l'assemblage une largeur hors tout WH prédéterminée. L'assemblage est ensuite inséré dans un boîtier creux et rigide de forme parallélépipédique 35 en matière isolante dont Respecte intérieur présente une longueur et une largeur au moins égales aux dimensions hors tout correspondantes LH et WH de cet assemblage. La profondeur du boîtier 35 est telle que l'assemblage y disparaisse à l'exception de la majeur partie de la plus grande longueur des trois picots métalliques 23, 24 et 23, qui dépasse. Après insertion de l'assemblage dans le boîtier 35 inverse, celui est rempli d'une résine thermodurcissable ou polymérisable du type époxyde, par exemple, qui est destinée à le protéger et à former un produit (fini) compact et inaccessible sauf en ce qui concerne les connexions formées par les bouts de picots qui dépassent. Le boîtier 35 lui-même peut être réalisé par moulage, pressage, coulage à l'aide d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable (polymérisante). I1 est également à remarquer ici qu'au lieu de disposer le picot de sortie 23 sur la même partie 2 que le picot d'entrée 25, il est possible de le situer. à l'extrémité libre de la seconde partie 3 avec. une saillie analogue à celle 12 de l'extrémité libre de la première partie 2. Dans ce cas, le troisième pion 19 devient inutile. REVENDICATIONS 1. Ligne à retard miniature à constantes réparties comprenant un mandrin (1) à surface cylindrique recouverte, au moins partiellement, d'une couche métallique formant une armature t26) et d'au moins un enroulement (29, 31) en fil isolé par un vernis, bobiné autour du mandrin et en contact avec au moins une partie de l'armature (26) de sorte qu'il présente un couplage capacitif réparti à cette dernière avec le vernis formant le diélectrique entre le fil et l'armature (26), caractérisée en ce que le mandrin (1) est composé de deux parties (2, 3) à surface cylindrique, reliées entre elles par une charnière (4) souple de forme rectangulaire dont les extrémités sont respectivement solidaires de l'une des extrémités de chaque partie (2, 3), cette charnière (4) permettant le pivotement relatif des deux parties entre au moins une position coaxialement alignée et une position où elles sont en parallèle. 2. Ligne à retard suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la charnière (4) réunissant les deux parties (2, 3) du mandrin (1) constitue un prolongement latéral sensiblement tangentiel de leurs surfaces cylindriques respectives. 3. Ligne à retard suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'armature (26) est une couche métallique en forme de ruban continu recouvrant une partie latérale des surfaces cylindriques des deux parties (2, 3) et la charnière (4) qui les réunit, de sorte qu'il suffit d'une seule borne (24) pour la relier à la masse. 4. Ligne à retard suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la borne de masse (24) constituée par un picot traversant lune des parties (2, 3) du mandrin (l) de part en part, parallèlement à l'axe de leur pivotement assuré par la charnière (4), est reliée à l'armature (26) à l'aide d'une ligature de plusieurs tours de fil nu, étamé, réuni à elle et au picot (24) par des soudures. 5. Ligne à retard suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'armature (29) est formée à l'aide d'un mince ruban de matériau thermoplastique isolant et souple, tcl qut Zao tate, recouvert sur l'une de ses faces d'une couche métallique obtenue au moyen d'une encre d'argent conductrice. 6. Ligne à retard suivant la revendication 5, caractérisée en cc que l'autre face de ce ruban est adhésive eu recouverte ehn matériau adhésif. 7. Ligne à retard suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les extrémités adjacentes des deux parties W 3) du mandrin (1), qui sont réunies par la charnière (4) sont respectivement munies, des côtés diamétralement opposés à celleci, de pions d'ancrage -(10, 11) isolants en saillie latérale, de forme cylindrique, qui permettent respectivement de fixer la fin ds- bobinage (29) recouvrant la première partie (2) et le début de celui (31) recouvrant la seconde (3) à l'aide de quelques tours, un tour (30) de fil verni étant utilisé pour passer d'un pion (10) à l'autre (11). 8. Ligne à retard suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux parties (2, 3) du mandrin 1 sont respectivement munies de deux trous (17, 21) les traversant de part en part, parallèlement à leur axe de symétrie longitudinale, ces trous (17, 21) présentant sur au moins une partie de leurs longueurs des sections profilés, de façon à permettre l'insertion d'une broche qui les maintient en alignement coaxial, afin de les faire tourner ensemble pour les recouvrir d'un bobinage continu en dent parties (29, 31). 9. Ligne à retard suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une pièce de fixation (32) en forme de wu", composée de deux! bras parallèles (33, 34) qui s'insèrent respectivement par leurs extrémités libres dans les trous axiales (17, 21) respectives des deux parties (?, 3) du mandrin (I), lorsqu'elles sont mises en parallèle par le repliement de la charnière souple (43, et d'une bretelle de liaison (34) réunissant ensemble les autres extrémités des bras (33, 34). 10. Ligne à retard suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un boîtier creux de forme paral lélépipédique (35) dont l'intérieur est capable de contenir l'assem- blage composé du mandrin (I) maintenu replié par la pièce de fixation (32), le boîtier (35) étant, après l'insertion de cet assemblage QI, 32), rempli d'une résine polymérisante thermodurcissable, de façon que seuls en dépassent des extrémités des picots métalliques (23, 24, 25) formant respectivement les bornes de sortiez de masse et d'entrée de la ligne à retard.