Brevet FR2501407A1 — publié le 19820910

CABLE MIXTE ASSOCIANT UN CABLE COAXIAL OU UN GUIDE D'ONDES ET AU MOINS UNE FIBRE OPTIQUE, ET SON UTILISATION La présente invention a pour objet un câble mixte associant un câble coaxial ou un guide d'ondes et au moins une fibre optique, et son utilisation comme câble de mesure. Est connu du brevet français 2 337 411 un câble composite de transmission d'ondes électriques et lumineuses comportant un coaxial à entretoises isolantes où lesdites entretoises présentent des encoches régulièrement distribuées et supportant des fibres optiques. Les fibres optiques disposées dans lesdites encoches sont immobilisées par la présence d'un jonc en matière plastique. Un tel câble est coûteux à réaliser et, d'autre part, il ne peut être utilisé que comme câble de transmission à longue distance. En outre, du fait de sa structure, il ne peut être enroulé et déroulé qu'un nombre limité de fois. Est également connu du brevet français 2 3S8 666 un élément de câblage comportant une âme centrale et une gaîne extérieure isolante, où l'âme centrale comporte un élément dimensionné pour résister aux efforts longitudinaux et qui est entouré d'un diélectrique isolant de section étoilée définissant des gouttières longitudinales, des fibres optiques étant placées dans les gouttières délimitées par le diélectrique de la gaîne et immobilisées dans lesdites gouttiè- res par une masse de remplissage. Un tel élément de câblage est susceptible de constituer un élément à transmission composite coaxial et optique lorsque l'âme centrale et une gaîne extérieure sont toutes deux métalliques.Toutefois, les caractéristiques de transmission électrique de la partie coaxiale d'un tel élément sont influencées par le nombre de fibres présentes dans les gouttières. Or, le coût élevé des fibres optiques impose en pratique de ne disposer dans un câble que le nombre de fibres nécessaire pour l'application envisagée. L'invention concerne un câble mixte dont la partie électrique comporte un câble coaxial ou un guide d'ondes, et qui peut être enroulé et déroulé un grand nombre de fois sans inconvénient, ce qui permet de l'utiliser notamment comme câble de mesure, et dont les qualités de transmission électrique sont insensibles au nombre de fibres qu'il comporte, ce qui permet de faire face à des applications diversifiées. Selon un premier mode de réalisation, I'invention concerne un câble mixte associant un câble coaxial et au moins une fibre optique et comportant une structure cylindrique diélectrique pourvue d'au moins un porteur conducteur et une enveloppe conductrice entourant ladite structure caractérisé en ce qu'il comporte au moins une fibre optique disposée à la périphérie de ladite structure cylindrique diélectrique, dans la zone des champs électriques faibles. L'invention concerne aussi, selon un deuxième mode de réalisation, un câble mixte caractérisé en ce qu'il comporte une structure cylindrique diélectrique et au moins une fibre optique disposée à sa périphérie dans la zone des champs électriques faibles, ainsi qu'une enveloppe conductrice entourant ladite structure de manière à former un guide d'ondes. La structure cylindrique est éventuellement pourvue d'un porteur central diélectrique. Dans l'un ou l'autre mode de réalisation, la structure cylin- drique présente avantageusement à sa périphérie au moins une rainure peu profonde dans laquelle est disposée au moins une fibre optique. L'invention concerne aussi l'utilisation d'un tel câble mixte comme câble de mesure caractérisée en ce qu'elle consiste à envoyer dans le câble un signal de puissance vers un dispositif de mesure, et à transmettre en retour par l'intermédiaire d'au moins une fibre optique un signal de mesure converti de manière connue en soi. L'invention sera mieux comprise dans la description qui va suivre en se référant aux dessins å-annexés et où: - les figures la et lb représentent des câbles mixtes selon l'art antérieur mentionné plus haut; - la figure 2 correspond à une coupe d'un câble mixte suivant l'invention. La figure la représente donc un câble composite comportant un conducteur central I en cuivre et des entretoises 2 en matière plastique en forme de disque, I'ensemble étant entouré par un conducteur externe 3, par exemple une feuille d'aluminium repliée de manière à former un cylindre et refermée sur elle-même par une soudure longitudinale continue qui la rend étanche. Chaque entretoise 2 comporte à sa partie périphérique des encoches 6 dans lesquelles sont disposées des fibres optiques 5 qui sont immobilisées par un jonc en matière plastique 7. Un tel câble a un prix de revient élevé, étant donné que la pose des fibres dans les encoches est relativement difficile à opérer de manière satisfaisante, et que le positionnement des joncs 7 est également délicat.D'autre part, étant donné que le câble coaxial est un câble à isolation par entretoise ou disque, il est relativement difficile de l'enrouler et de le dérouler un grand nombre de fois sans détériorer ses performances. Enfin, étant donné que la permittivité relative r des fibres optiques est de l'ordre de 4, il faut redéfinir les paramètres du câble pour conserver son impédance caractéristique et ses performances en transmission, soit en modifiant l'épaisseur des entretoises, soit en modifiant leur espacement. Dans l'un ou l'autre cas, il est nécessaire de procéder à des modifications de la machine de fabrication en fonction du nombre de fibres que l'on veut introduire dans le câble composite.Comme les disques isolants sont généralement réalisés à l'aide d'une boudineuse comportant deux chaînes dont chacune porte la demi-empreinte des disques, ou à l'aide d'une chenille comportant une pluralité de chariots, les modifications de la chaîne de fabrication sont loin d'être négligeables. La figure lb représente un câble mixte comportant un câble coaxial défini par un porteur central 1' conducteur et une enveloppe conductrice 3'. Une structure cylindrique diélectrique ? en étoile comporte des gouttières 6' dans lesquelles sont disposées des fibres p immobilisées par une masse de remplissage. Un tel câble peut être enroulé et déroulé un certain nombre de fois, mais par contre les dimensions des gouttières ne permettenf pas de rendre les propriétés du câble en transmission du type coaxial indépendantes du nombre de fibres disposées dans celle-ci. Notamment, la présence d'une masse de remplissage impose que les gouttières soient profondes pour que celle-ci soit appliquée de manière efficace.On ne peut modifier le nombre des fibres optiques présentes dans les gouttières en vue de telle ou telle application particulière sans dégrader les propriétés électriques de la partie coaxiale du câble. La figure 2 représente un mode de réalisation d'un câble mixte selon l'invention où des fibres optiques il sont disposées dans les rainures 12 hélicoîdales ou à pas alterné d'une structure cylindrique 9 qui peut être ou non massive. Ces rainures sont peu profondes de manière à ce que les fibres optiques soient disposées dans la zone des champs électriques faibles. Une enveloppe métallique 14 est disposée autour de la structure cylindrique 9 et présente un jeu relativement faible avec les bords des ailettes 10 adjacentes aux rainures 12. Selon une première variante de l'inventicn, l'enveloppe métallique 14 constitue le conducteur extérieur d'open câble coaxial, et la structure cylindrique 9 comporte un porteur central conducteur 8 ou une pluralité de porteurs noyés dans la masse dont au moins un est conducteur. Le rapport entre le diamere extérieur du conducteur central et le diamètre intérieur du conducteur extérieur est déterminé en fonction des signaux à transmettre (énergie ou impulsions) et de la permittivité relative de la structure cylindrique. Une structure cylindrique unique permet alors de réaliser des câbles mixtes où on peut faire varier à volonté lé nombre des fibres optiques en fonction des applications envisagées. Selon une deuxième variante, l'enveloppe métallique 14 définit un guide d'ondes dont le diamètre est adapté aux signaux à transmettre. Dans ce cas, la structure cylindrique 9 est massive ou bien comporte préférentiellement un porteur central diélectrique 8 ou une pluralité de porteurs diélectriques noyés dans la masse de la structure. Ces porteurs ont essentiellement pour fonction de réaliser un renfort mécanique de la structure cylindrique. Avant de disposer l'enveloppe métallique autour de la structure cylindrique 9, il est préférable, ainsi qu'il est connu, de disposer immédiatement après la pose des fibres dans les rainures un rubanage ou un guipage 13 de faible épaisseur qui maintiendra les fibres en place jusqu'au moment où le conducteur :. extérieur sera mis en place. Les porteurs 8 noyés dans la structure 9, qu'ils soient conducteurs ou diélectriques, peuvent être réalisés sous la forme d'un fil massif ou divisé, ou bien tressé. L'enveloppe conductrice 14 peut être constituée par un tube continu extrudé ou réalisé à partir d'un ruban rabattu bord à bord autour de la structure cylindrique et dont les bords sont ensuite soudés en continu. Comme cela est en général le cas avec les câbles coaxiaux, une opération de rétreint du conducteur extérieur après sa mise en place peut être réalisée de manière à lui donner sa cote définitive. L'enveloppe extérieure peut être également réalisée sous la forme d'un tube ouvert dont les bords seront éventuellement solidarisés par gui page, notamment métallique, ou par collage. A titre d'exemple, on peut citer les collages bord à bord, à recouvrement ou mettant en oeuvre un conducteur extérieur contre couché. L'enveloppe extérieure peut également être tressée à une ou plusieurs couches, ou être constituée d'une ou plusieurs nappes de fils par exemple en hélice. Comme les fibres optiques sont disposées à la périphérie de la structure cylindrique 9, par exemple dans des rainures peu profondes 12, leur influence sur les propriétés du câble est pratiquement négligeable. La zone qui jouxte immédiatement l'enveloppe conductrice 14 correspond, en effet, à la zone des champs les plus faibles du câble coaxial. Lorsque les fibres optiques sont disposées dans cette zone, les performances électriques de la partie du câble formant un câble coaxial ou un guide d'ondes ne sont pratiquement pas influencées par le nombre de fibres optiques utilisées dans le câble, ce qui fait qu'une structure cylindrique unique peut servir à des applications multiples. Ainsi, pour une structure cylindrique de diamètre extérieur 4 mm, pourvue le cas échéant d'un porteur central conducteur de diamètre extérieur adapté au type de transmission choisi, une profondeur de rainure de 300 à 400/t permet d'obtenir un câble dont les caractéristiques de transmission en guide d'ondes ou en coaxial sont pratiquement indépendantes du nombre des fibres optiques disposées dans les rainures. L'exemple ci-dessus correspond à une profondeur d'encoche de l'ordre du dizième du diamètre de la structure cylindrique. On comprendra que la profondeur maximale acceptable pour les rainures peut être déterminée pour chaque type de câble par le calcul et/ou par la mesure en fonction des performances demandées par son cahier des charges, de telle sorte que les propriétés de transmission électrique de la partie coaxiale du câble restent indépendantes de la présence ou de l'absence de fibres optiques. Un câble mixte selon l'invention est avantageusement utilisable comme câble de mesure. La partie électrique du câble, qu'elle constitue un guide d'ondes ou un câble coaxial, est susceptible de transporter un signal électrique de puissance sous forme par exemple dans le premier cas d'une onde électromagnétique de fréquence élevée, et dans le second cas, sous forme d'impulsions ou de train d'impulsions. Un tel signal de puissance peut être transmis à un dispositif de mesure tel qu'un sonar qui transmet en retour un signal de mesure par l'intermédiaire d'au moins une fibre optique après une conversion réalisée de manière appropriée par des moyens connus. Un câble mixte selon l'invention s'applique sans difficulté au cas d'un sonar où une tête de mesure est disposée à une certaine distance d'un navire et est reliée à celui-ci par un câble dont la longueur est d'au moins une dizaine de mètres. REVENDICATIONS 1. Câble mixte associant un câble coaxial et au moins une fibre optique et comportant une structure cylindrique diélectrique pourvue d'au moins un porteur conducteur et une enveloppe conductrice entourant ladite structure caractérisé en ce qu'il comporte au moins une fibre optique disposée à la périphérie de ladite structure cylindrique diélectrique (9), dans la zone des champs électriques faibles. 2. Câble mixte caractérisé en ce qu'il comporte une structure cylindrique diélectrique (9) et au moins une fibre optique (Il) disposée à sa périphérie, dans la zone des champs électriques faibles, ainsi qu'une enveloppe conductrice (14) entourant ladite structure (9) de manière à former un guide d'ondes. 3. Câble mixte selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un porteur (8) diélectrique noyé dans ladite structure cylindrique. 4. Câble mixte selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte un porteur central (8). 5. Câble mixte selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite structure cylindrique (9) présente à sa périphérie au moins une rainure peu profonde (12) hélicoldale ou à pas alterné, dans laquelle est disposée au moins une fibre optique (Il). 6. Câble mixte selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un rubanage ou un guipage (13) est interposé entre ladite structure cylindrique (9) et l'enveloppe conductrice (14). 7. Câble mixte selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'enveloppe conductrice (14) est un tube. 8. Câble mixte selon l'une des revendications I à 6, caractérisé en ce que l'enveloppe conductrice (14) est tressée ou constituée d'une ou plusieurs nappes de fils. 9. Câble mixte selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'au moins un porteur (8) est un fil massif ou divisé. 10. Câble mixte selon l'une des revendications 2 a' 9 caractérisé en ce qu'au moins un porteur (8) est tressé. 11. Utilisation dun câble mixte selon l'une des revendications précédentes comme câble de mesure caractérisée en ce qu'elle consiste a envoyer dans ce câble un signal de puissance vers un dispositif de mesure, et à transmettre en retour par l'intermédiaire d'au moins unefibre optique un signal de mesure converti de manière appropriée.