Brevet FR2522884A1 — publié le 19830909

Joint tournant haute fréquence L'invention concerne un joint tournant haute fréquence, notamment pour la transmission haute fréquence dans une large bande entre des parties tournant l'une par rapport l'autre autour d'un axe de rotation. Les joints tournants haute fréquence doivent transmettre des signaux haute fréquence dans une large bande de fréquences, notamment entre des dispositifs émetteur et récepteur qui sont placés sur des parties tournant l'une par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation. Le joint tournant haute fréquence est placé dans le câble de transmission des signaux à l'endroit de raccordement entre les deux parties. Les joints tournants haute fréquence sont utilisés par exemple dans des installations radar avec des antennes tournantes, dans des stations au sol pour satellites, dans des chars d'assaut pour transmettre les signaux entre des dispositifs placés dans la tourelle et ceux placés dans la coque. Généralement, la transmission des signaux entre des parties tournantes s'effectue par l'intermédiaire d'un joint tournant qui est constitué par une bague collectrice et un joint tournant coaxial, les deux conducteurs coaxiaux, solidaires en rotation respectivement d'une. des parties, s'étendant dans l'axe de rotation de ces deux parties. Les contacts des bagues collectrices, notamment, n'ont qu'une durée de vie limitée qui est déterminée par un nombre de rotations garanti par le fabricant. Cette durée de vie peut être réduite de façon drastique Si la rotation des deux parties ne s'effectue pas de façon continue dans un sens, mais si les deux parties tournent l'une par rapport à l'autre de façon irrégulière dans les deux sens, comme c'est le cas, par exemple, d'une tourelle de char munie d'un radar pour la défense contre des vols en rase mottes. De même, les bruits de contact et la sensibilité aux effets microphoniques peuvent compromettre la fonction des bagues de contact collectrices. I1 peut également se produire, du fait de la corrosion, des résistances de jonction aux contacts de la bague collectrice, notamment pour la transmission d'informations,ce qui détériore la transmission des signaux. De plus, pour obtenir une compatibilité électromagnétique élevée, c' est-à-dire une sécurité élevée, les montages doivent être blindés. Toutes ces exigences impliquent des mesures extrêmement strictes pour la conception et la construction de tels joints tournants haute fréquence. La disposition du joint tournant coaxial le long de l'axe de rotation peut présenter des inconvénients dans certains cas d'utilisation, notamment lorsque les deux parties tournant l'une par rapport à l'autre s'appuient l'une sur l'autre par l'intermédiaire d'un palier annulaire. Ceci est le cas pour les applications mentionnées ci-dessus. Le volume entouré par le palier annulaire sert, dans certains cas, de passage entre les deux parties tournant l'une par rapport à l'autre; dans ce cas, ce volume de passage est rétréci par le joint tournant haute fréquence le long de l'axe de rotation. Lorsque la place est déjà réduite, par exemple au passage entre la coque et la tourelle d'un char, cette disposition coaxiale du joint tournant est gênante. Le but de l'invention est de procurer un joint tournant du type considéré pour haute fréquence qui permette, avec une construction simple, une transmission aussi dépourvue de parasites que possible entre les deux parties tournant l'une par rapport à l'autre; il doit être de plus possible, si nécessaire, d'éloigner le joint tournant de l'axe de rotation. Ce but est atteint conformément à l'invention en ce que le joint tournant haute fréquence comporte un guide d'ondes fendu fermé en forme d'anneau, coaxial à l'axe de rotation, solidaire en rotation d'une des parties et muni d'une borne pour signaux fixe, ainsi qu'un élément de couplage solidaire en rotation de l'autre partie, plongeant dans le guide d'ondes par la fente de celui-ci et muni d'une borne pour signaux. Les bords de la fente du guide d'ondes comportent des parties coudées vers l'extérieur et dimensionnées de telle sorte que le champ alternatif existant dans le guide d'ondes ne sorte pas de la fente. Le couplage des signaux s'effectue ainsi à l'intérieur du guide d'ondes. D'autres dispositifs émetteurs etZou récepteurs placés au voisinage ne peuvent pas être gênés par le rayonnement perturbateur négligeable du joint tournant haute fréquence. Grâce à ce mode de construction protégeant le joint tournant, le fonctionnement de celui-ci ne peut pratiquement pas être influencé par un rayonnement extérieur. Un joint tournant haute fréquence réalisé selon l'invention transmet ainsi les signaux pratiquement sans bruit, sans mîcrophonie et avec une compatibilité électromagnétique élevée. Du fait de la transmission des signaux sans contact, la durée de vie d'un tel joint tournant n'est pas limitée par l'usure mécanique ou la corrosion usuelle dans les contacts par frottement habituels. Du fait de la structure fermée du guide d'ondes, celui-ci ne peut pratiquement pas s'encrasser, ni se corroder au point que son fonctionnement en soit compromis. Les blindages de protection spéciaux ne sont en général pas nécessaires pour cette raison. Dans la réalisation, on peut adapter dans une large Resure au problème posé le diamètre du guide d'ondes annulaire. Ainsi, avec un palier rotatif annulaire, le guide d'ondes à fente peut être placé au voisinage immédiat de celui-ci de sorte que le volume annulaire subsistant peut être utilisé comme passage entre les deux parties tournant l'une par rapport à l'autre. Si ce passage n'est pas nécessaire ou si la place n'est pas limitée, le guide d'ondes à fente peut également être placé au voisinage de l'axe de rotation des deux parties tournant l'une par rapport à l'autre. Avec un tel agencement, le courant d'alimentation des dispositifs existants peut, par exemple, être transmis aux deux parties tournant l'une par rapport à l'autre par l'intermédiaire de bagues collectrices usuelles, étant donné que cette transmission est, en général, insensible aux bruits de contact et à la microphonie. Du fait de l'importance du courant de contact utilisé ici, il y a peu de risques que surviennent des résistances de contact gênantes par suite de faibles effets de corrosion. La transmission des informations s'effectue alors par l'intermédiaire d'un guide d'ondes à fente selon l'invention. Certes, il est connu d'après le Brevet allemand DE-PS2555909 de transmettre des informations entre un véhicule guidé muni d'une antenne et un guide d'ondes disposé parallèlement à la voie de circulation, le guide d'ondes comportant une fente longitudinale dans laquelle pénètre l'antenne. Des données, images télévisées ou ordres doivent être transmis dans les deux sens d'une station fixe à un objet mobile qui se déplace le long d'un trajet prédéterminé. La configuration du guide d'ondes à fente en ce qui concerne la section transversale, ainsi que celle de l'élément de couplage, peuvent être reprises par un joint tournant haute fréquence selon l'invention. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple seulement de formes de réalisation représentées schématiquement sur le dessin sur lequel la figure 1 est une coupe longitudinale schématique à travers la coque et la tourelle rotative d'un char comprenant un joint tournant haute fréquence selon l'invention disposé entre la coque et la tourelle; la figure 2 est une vue de dessus du char de la figure 1, la tourelle ayant été retirée; la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un joint tournant haute fréquence selon l'invention; les figures 4a, d et c représentent chacune une vue en perspective coupée d'une forme de réalisation différente du joint tournant selon l'invention. Sur la coque 1 d'un char, non représenté en détail, est soutenue au moyen d'un palier rotatif 2 une tourelle 3, représentée schématiquement. Le palier rotatif est schématisé ici comme un roulement à billes dont la voie de roulement 4 représentée sur la figure 2 forme un cercle autour de l'axe de rotation de la tourelle. Concentriquement au palier rotatif 2 et directement adjacent à celui-ci est monté un guide d'ondes annulaire fermé 6 solidaire en rotation de la tourelle 3. Dans la fente 7 du guide d'ondes orienté vers le bas s'avance dans le volume du guide d'ondes une antenne 8 d'un élément de couplage 9, laquelle est solidaire en rotation de la coque 1. L'élément de couplage comporte une borne pour signaux 10. Dans le volume creux du guide d'ondes 6 est prévu un autre élément de couplage 11 comportant une borne pour signaux 12, cet élément de couplage étant fixé solidement sur la tourelle 3. Les bornes 10 et 12 servent au raccordement de dispositifs non représentés ici d'émission et de réception. La réalisation du guide d'ondes est représentée plus en détail sur la figure 3. Le guide d'ondes 6 a une section transversale sensiblement rectangulaire; le long de la fente longitudinale 7, la paroi du guide d'ondes 6 présente de chaque côté une partie coudée 13 en forme de collet. Les dimensions intérieures du guide d'ondes sont choisies de telle sorte que l'écartement entre la paroi circulaire intérieure et la paroi circulaire extérieure est plus grand que la moitié de la longueur d'onde en espace libre des ondes électromagnétiques guidées dans le guide d'ondes. L'antenne 8 de l'élément de couplage 9 plongeant dans le guide d'ondes par la fente peut être réalisée par exemple sous forme de boucle de couplage alimentée symétriquement. Afin qu'il ne puisse pas se propager d'ondes enveloppes sur le conducteur d'arrivée à l'antenne, on peut prévoir par exemple un manchon d'arrêt 14 dans l'élément de couplage 9. L'antenne directrice peut être utilisée comme antenne d'émission et de réception. Afin de réduire l'encrassement et la corrosion du guide d'ondes, il est possible de placer dans la fente longitudinale 7 un profil en U en matière plastique 15. Dans le volume libre orienté vers le bas de ce profil en U plonge alors l'élément de couplage 9 avec l'antenne 8. Le volume libre, restant du guide d'ondes peut être rempli d'une mousse constituée par un diélectrique 16. La figure 4a représente une vue partielle schématique en perspective du joint tournant HF décrit plus haut. La figure 4b représente un autre joint tournant HF dans lequel la fente du guide d'ondes 6' est orientée radialement vers l'intérieur,de sorte que l'antenne 8' de l'élément de couplage 9 pénètre radialement vers l'extérieur dans le guide d'ondes. Les côtés de l'autre élément de couplage 11' en forme de fourche s'étendent parallèlement aux autres parois du guide d'ondes. La figure 4c représente un autre joint tournant HF dans lequel la fente 7" du guide d'ondes 6" s'étend le long de la paroi de délimitation extérieure. L'antenne 8" de l'élément de couplage 9" pénètre de l'extérieur dans le volume libre du guide d'ondes, par contre, la borne 12" du second élément de couplage 11" pénètre dans le volume intérieur du guide d'ondes. Comme on le voit d'après l'exemple d'utilisation représenté, le volume intérieur, dans une telle réalisation du joint tournant HF, reste disponible comme passage entre les deux parties tournant l'une par rapport à l'autre, dans ce cas comme passage entre la coque 1 et la tourelle 3. Avec un joint tournant HF selon l'invention, les signaux à transmettre peuvent être avantageusement groupés en un signal sériel modulé par impulsions codées (signal MIC). Une porteuse haute fréquence peut alors être rythmée par ce signal MIC et ensuite transmise par le joint tournant haute fréquence en étant dépourvue de bruit et de microphonie. Revendications 1.- Dispositif pour la transmission de signaux, notamment la transmission de signaux haute fréquence dans une large bande de fréquences entre deux parties tournant l'une par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation (joint tournant haute fréquence), caractérisé en ce que le joint tournant haute fréquence comporte un guide d'ondes fendu (6) en forme d'anneau, coaxial à l'axe de rotation (5), solidaire en rotation de l'une des parties (3) et muni d'un raccord de signaux (11,12) fixe, ainsi qu'un élément de couplage (9) solidaire en rotation de l'autre partie (1), plongeant dans le guide d'ondes (6) par la fente (7) de celui-ci et muni d'un raccord de signaux (10). 2.- Joint tournant HF selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide d'ondes (6) annulaire comporte le long de sa fente longitudinale (7) s'étendant dans le sens périphérique, des parties coudées (13) orientées vers l'extérieur pour l'isolement par écran du champ alternatif existant dans le guide d'ondes. 3.- Joint tournant HF selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le joint tournant HF (6,7,8,9,10,11) est disposé à proximité immédiate d'un palier de rotation (2) annulaire placé entre les deux parties (1,3) tournant l'une par rapport à l'autre.