Brevet FR2503957A1 — publié le 19821015

"LIGNE A RETARD A CONSTANTES LOCALISEES" L'invention concerne une ligne à retard à constantes loalisées, constituée de bobinages et de condensateurs. De telles lignes à retard trouvent une application dans l'industrie électronique. Une ligne à retard selon l'invention est notamment destinée à être utilisée dans un système de décodage en télévision. On range habituellement les lignes à retard à inductances et capacités en deux classes : celles dont les condensateurs sont des composants physiques rapportés, et celles dans lesquelles les condensateurs sont constitués par la capacité entre le fil de bobinage et une surface reliée par exemple à la masse. Ces dernières ont donné lieu à une lit térature abondante. Elles permettent d'obtenir des coûts de fabrication faibles, mais nécessitent des études très longues et coûteuses. Par contre les lignes à condensateurs rapportés que nous appelons "a constantes localisées" sont plus faciles à calculer et à mettre au point, et de ce fait on obtient plus aisément d'excellentes performances. I1 ressort des considérations ci-dessus que la quantité de pièces à fabriquer et le cahier des charges de la ligne seront les deux facteurs essentiels du choix entre les deux classes. I1 va de soi que pour des lignes à hautes performances dont les quanités désirées ne sont pas très grandes, les lignes à capacités rapportées s'imposent. Une technique courante de réalisation consiste à bobiner individuellement chaque bobine, puis à raccorder chacune de ces bobines à chaque condensateur au moyen d'une structure appropriée de supports et de connexions. Une telle technique est connue par exemple du brevet français nO 2 454 222 qui décrit une ligne à retard inductive et son procédé de fabrication. Cette technique nécessite le maniement des extrémités des fils coupés de chaque bobine, pour son raccordement à chaque condensateur, ce qui est particulièrement délicat. L'invention a pour but de procurer une ligne à retard à condensateurs rapportés dont la fabrication est particulibrement simple, qui est peu encombrante, qui fait appel à des composants classiques et bon marché, et qui est ajustable avec une grande précision. L'invention repose sur l'idée qu'en rapportant les condensateurs directement sur le mandrin d'enroulement du fil des bobines et en raccordant le fil à un condensateur à chaque passage d'une bobine à I'autre,sans le couper, on évite la manipulation de fils volants à l'extrémité de chaque bobine. Une ligne à retard selon l'invention est ainsi notamment remarquable en ce que les bobinages étant tous enroulés sur un même support, ils sont constitués tous d'un méme fil ininterrompu et en ce que les condensateurs sont également fixés sur ledit support. Cette disposition présente l'avantage d'être meilleur marché parce qu'on évite les nombreuses opérations délicates nécessaires dans l'art antérieur pour raccorder des fil. libres à l'extrémité de chaque bobinage. Dans le cas ot les condensateurs employés sont du type à sorties par fil, une ligne à retard selon l'invention est également remarquable en ce que, ledit support étant creux, les condensateurs sont situés à l'intérieur de ce support et sont raccordés au fil des bobinages au travers de trous pratiqués dans l'épaisseur du support. Cet agencement offre l'avantage d'être moins volumineux et de libérer la surface extérieure du support, ce qui facilite le bobinage. Avantageusement, le support est constitué par l'assemblage de deux parties dans le sens longitudinal. Ceci permet de monter à l'avance les condensateurs sur une des deux parties, ce qui facilite leur introduction à l'intérieur du support. Dans un mode de réalisation particulier, l'une des deux parties est constituée par un élément plat en matériau isolant, du type appelé généralement "circuit imprimé, qui porte au moins une piste métallisée de connexion et des plages métallisées pour le raccordement des condensateurs et des bobinage. Cet arrangement permet de réaliser la structure de support et de connexion des condensateurs au moyen de technologies bon marché et parfaitement au point. Pour obtenir des retards ajustés avec précision, le support est avantageusement muni d'au moins une piste métalli- sée additionnelle pour court-circuiter à la demande une portion de la ligne à retard. Le court-circuit est réalisé~selon l'idée de base de lXinvention, en utilisant le fait qu'une plage métallisée est placée précisément là où il faut sous le fil autosoudable ininterrompu qui peut lui être raccordé, ou non, selon la valeur de retard désiré. Enfin, généralement, certains bobinages présentent des valeurs d'inductances distinctes, par exemple aux extrémités de la ligne. Par ailleurs dans un mode de réalisation particulier, les bobinages reposent dans des logements en creux du support. Alors il est avantageux que, le nombre de spires bobinées dans chaque logement étant constant, les logements aient des creux de profondeurs distinctes. Ceci présente l'avantage que des valeurs d'inductances distinctes seront obtenues avec le même nombre de spires par bobinage, ce qui simplifie ledit bobinage. La figure 1 représente une vue en perspective d'une portion de ligne à retard selon l'invention. La figure 2 représente une vue en perspective d'une des parties longitudinales, supportant des condensateurs. La figure 3 représente une vue en coupe d'une ligne a retard selon l'invention. La figure 4 représente le schéma électrique d'une ex trémité de ligne à retard. La figure 5 représente, vue en plan, une extrémité d'un circuit imprimé constituant une des deux parties longitudinales du support des bobinages. La figure 6 représente en élévation une extrémité de l'autre partie longitudinale. La figure 1 montre une portion de ligne à retard à constantes localisées, constituée de bobinages 3 et de condensateurs 4. Chaque cellule élémentaire est constituée de deux bobinages et un condensateur. Le support général est constitué par l'assemblage de deux parties 1,2 dans le sens longitudinal. Les bobinages 3 sont tous enroulés sur le même support 1,2 et ils sont tous constitués d'un même fil ininterrompu qui passe d'une bobine à l'autre directement, ainsi que le montre par exemple le brin référencé 7. De plus les condensateurs 4 sont fixés sur ledit support, plus précisément sur la partie 2 du support. Les condensateurs, qui sont du type à sorties par fil, sont situés à l'intérieur du support 1,2 et sont raccordés au fil 7 des bobinages au travers de trous pratiqués dans l'épaisseur du support, plus précisément de la partie 2 du support. Bien entendu la partie 1 du support présente un évidement derrière la partie 2 pour que les condensateurs y trouvent place. De ce fait l'ensemble du support 1,2 est creux. Ainsi que le représente la figure 2, la partie 2 est constituée par un élément plat en matériau isolant, du type appelé généralement "circuit imprimé". Elle porte au moins une piste métallisée 5 qui est une connexion dite "commun", pour tous les condensateurs. Elle porte également des plages métallisées 8,9, reliées entre elles, pour le raccordement des condensateurs et des bobinages. Un condensateur est connecté à la plage 8 en passant au travers du circuit imprimé, et le fil 7 est connecté à la plage 9, donc au condensateur. Les opérations nécessaires à la réalisation d'une telle ligne à retard sont les suivantes 1/ Fabrication de la partie 1, par exemple par moulage dans une matière plastique. 2/ Fabrication du circuit imprimé 2, simple face, par un procédé classique bien connu. 3/ Montage et soudure des condensateurs 4 sur le circuit 2. 4/ Assemblage des deux parties 1 et 2. 5/ Bobinage de toutes les inductances 3 à l'aide d'un fil ininterrompu 7. 6/ Soudure des brins 7 sur les plages 9 correspondantes. La figure 3 représente en coupe les parties 1 et 2 assemblées. L'assemblage des parties 1 et 2 est facilité parce que la partie 1 est munie d'une empreinte 19 dans laquelle vient se placer la partie 2. La pièce 2 est assujettie dans cette empreinte par des ergots 22 que porte la partie 1 et qui viennent emboiter la partie 2. Ce procédé appelé familièrement "clipsage" est bien connu. Ces ergots 22 sont assez petits et peu nombreux de manière à ne pas gêner le bobinage. La figure 1 montre un brin 7 du fil qui est soude au passage, au moyen d'une soudure étain-plomb, sur la plage meta- lisée 9.Afin de faciliter cette opération on emploie du fil émaillé autosoudable, c'est-à-dire dont l'émail se volatilise lors d'une opération de soudure à l'étain. L'emploi d'un tel fil est particulierement indiqué ici, car le brin 7 tendu au-dessus de la plaque 2 serait très difficile à dénuder dans le cas d'un fil non autosoudable. Une variante d'une telle ligne à retard peut être construite au moyen de condensateurs sans fils de connexion, du type dit "chip" en anglais. Dans ce cas, on peut placer les condensateurs qui sont très petits, entre chaque bobinage et à l'extérieur du support ou bien n'importe où, à l'intérieur, la connexion au fil de bobinage étant obtenue via des trous métallisés du circuit imprimé 2. La figure 4 représente une partie du schéma électrique d'une telle ligne à retard. Les éléments situés à gauche sur la figure sont des éléments d'adaptation de l'extrémité de la ligne. L'inductance de l'élément 3A est différente de celle des éléments 3B,3C,3D, elle-même différente de celle des éléments 3E,3F et suivants. De même le condensateur 4A a une valeur différente de celles du condensateur 4B et des suivants. Une cellule élémentaire comprenant deux bobines et un condensateur est indiquée par le cadre en pointillés. (Les valeurs permettant de constituer tous ces éléments seront indiquées ci-dessous). I1 s'agit de cellules au couplage critique. Les couplages indiqués par les flèches 18 sont correctement obtenus avec un espacement régulier des bobines 3 entre elles. Dans le but de pouvoir ajuster avec précision la ligne en fin de fabrication, une métallisation additionnelle, référencée 13 -13 sur la figure 5, permet de court-circuiter et d'éliminer à la demande une cellule de base de la ligne à retard. Ce dispositif peut être répété au niveau d'une pluralité de cellules dont chacune entraine un retard différent, calculé selon le principe bien connu dit de la "boite de poids", de telle façon qu'en sélectionnant les cellules court-circuitées on peut ajuster avec grande précision l'ensemble de la ligne. Chacun des points 5,9,10,11, 14 se retrouve. sur les deux figures 4 et 5, permettant ainsi de bien comprendre comment le schéma électrique de la figure 4 est réalisé au moyen du circuit imprimé de la figure 5.Les plages 11,10,14,9 noircies sur la figure 5 correspondent à des points où l'on soude le fil lors de l'opération référencée 6 dans la description des opérations faite plus haut. Par contre la plage 8 est raccordée lors de l'opération 3 à un condensateur, mais n'est pas connectée au fil, qui passe au-dessus en restant isolé. Si le fil est soudé en 13 -13 pour court-circuiter une cellule, il doit aussi être soudé en 21 et coupé entre 13 et 21, pour éliminer la cellule. La figure 6 montre que la partie 1 du support est munie de logements en creux, par exemple 12, 16 et 6. Dans ces logements, dont la section est de forme semi-circulaire, et qui sont représentés aussi avec la référence 6, sur la figure 1, reposent les bobinages. Une pluralité de cellules dont chacune entraine un retard différent, ou bien les demicellules d'adaptation en bout de ligne, nécessitent des bobinages présentant une pluralité de valeurs d'inductances différentes. Pour obtenir cela, le nombre de spires bobinées dans chaque logement étant constant, les logements ont des creux de profondeurs distinctes. Par exemple, les logements 16 sont plus profonds que le logement 12, ce qui entraîne une valeur de self-inductance plus faible. Ces logements 12 et 16 sont visibles également en pointillés sur la coupe de la figure 3. Les références 20 et 15 de la figure 5 indiquent des broches de sortie soudées au circuit 2 et qui sont logées dans les rainures 17 de la partie 1 représentée par la figure 6. Les caractéristiques principales de réalisation et les performances d'une ligne, citées uniquement à titre d'exemple, sont les suivantes -Espacement entre les bobinages : 3,81 mm -Rayon du fond semi-circulaire des logements 12 ou 6 4,875 mm -Rayon du fond semi-circulaire du logement 16 : 3,85 mm -Nombre de spires de chaque bobine : 10, en fil émaillé 10/100 -Valeur des capacités : 4A : 56 pF, 4B : 110 pF 4C et suivantes : 220 pF La ligne à retard complète comprend trente deux cellules. Parmi elles, trente sont identiques, et deux (l'une d'elles par exemple, est constituée par les éléments 3C,3D,4B) entraînent un demi-retard, grâce à des valeurs moitié pour les inductances et la capacité. Chacune de ces dernières cellules représente donc un retard de 0.5 . 32 soit 1.56% du retard total, ce qui permet d'ajuster le retard à + 0.8%. Le circuit imprimé est agencé pour que l'on puisse à la demande court-circuiter jusqu'à deux cellules normales et deux cellules "moitie", ce qui permet de rattraper des dispersions dans une plage de 10%. Les deux premières induetances 3A et 3B ont respectivement unt valeur normale et une valeur moitié, pour adapter l'impédance en bout de ligne. Les performances globales de la ligne complète sont les suivantes Impédance caractéristique : 120 n Retard : ajustable de 900 à 940 nS Bande passante : O à 6 MHz, à 3 dB Précision d'ajustage de retard : - 0,8% Variation du retard dans la bande passante : t 1% Ce dernier résultat particulièrement remarquable est obtenu grâce à la mise au point très précise que l'on peut obtenir, puisqu'en modifiant la valeur d'un paramètre, par exemple la dimension physique ou le nombre de spires des inductances, on ne modifie pas involontairement tous les autres paramètres. De plus, ce résultat est obtenu avec un équipement de fabrication simple et un mode de construction peu onéreux. - REVENDICATIONS 1.- Ligne à retard à constantes localisées, constituée de bobinages et de condensateurs, caractérisée en ce que les bobinages (3) étant enroulés sur un même support (1,2), ils sont constitués tous d'un même fil (7) ininterrompu et en ce que les condensateurs sont également fixés sur le dit support (2). 2.- Ligne à retard selon la revendication 1, dont les condensateurs sont du type à sorties par fil, caractérisée en ce que, ledit support étant creux, les condensateurs sont situes à l'intérieur de ce support et sont raccordés au fil (7) des bobinages au travers de trous pratiqués dans l'épaisseur du support (2). 3.- Ligne à retard selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisoeen ce que le support est cons titué par l'assemblage de deux parties (1,2) dans le sens longitudinal. 4.- Ligne à retard selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'une des deux parties est constituée par un élément plat (2) en matériau isolant, du type appelé genéralement "circuit imprimé", qui porte au moins une piste métallisée de connexion (5) et des plages métallisées (8,9) pour le raccordement des condensateurs et des bobinages. 5.- Ligne à retard selon la revendication 4, caractérisée en ce que le support est muni d'au moins une piste métallisée additionnelle (13) pour court-circuiter à la demande une portion de la ligne à retard. 6.- Ligne à retard selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dont les bobinages reposent dans des logements (6) en creux, et présentent une pluralité de valeurs d'inductance distinctes, caractérisée en ce que, le nombre de spires bobinées dans chaque logement étant constant, les logements (6,16) ont des creux de profondeurs distinctes.