Brevet FR2567330A1 — publié le 19860110

DISPOSITIF ADAPTATEUR ENTRE DEUX CONNECTEURS COAXIAUX DE MEME IMPEDANCE CARACTERISTIQUE ET DE DIAMETRES DIFFERENTS La présente invention concerne un dispositif adaptateur permettant d'effectuer la transmission a'un signal à m-icro-ondes à large bande de fréquences entre deux connecteurs coaxiaux de m même impédance caractéristique Zc et de diamètres différents. Un tel dispositif est utilisé avec une ligne HF coaxiale avec transmission d'un signal large bande de fréquence (0 à 18 GHz), pour un raccordement, d'un connecteur de précision asexué avec un connecteur miniature, comportant un changement important des diamètres au niveau des lignes électriques (exemple: diamètre extérieur des diélectriques 7 mm et 3,5 mm). Un brevet français de l'art antérieur, publié sous le N 2 248 622 décrit un adaptateur constitué, le diélectrique étant l'air, par une âme cylindrique présentant deux tourillons frontaux pour enfichage dans les âmes desdits connecteurs, et par un corps extérieur dont la surface interne est en deux parties cylindriques consécutives mais de diamètres différents donnant avec l'âme une première partie très courte at d'impédance caractéristique Z'c > Zc et une seconde partie courte d'impédance Zc, la susceptance due à la capacité de discontinuité créée par l'adaptateur étant compensée par une susceptance opposée provenant de la transformation d'impédance au long de la partie très courte . Un tel adaptateur comporte donc principalement les caractéristiques suivantes - un connecteur extérieur, - une Sme centrale libre, - un diélectrique gazeux qlu est l'air, - deux cavités annulaires, situées entre l'âme centrale et le connecteur extérieur, de diamètres différents : une première très courte d'impédance caractéristique Zc > Zc, et l'autre plus large d'impédance caractéristique Zc. Aussi, dans un tel adaptateur, I'adaptation des changements de diamètre se fait en une seule fois avec une longueur A t pour compenser le défaut occasionné. Cet adaptateur présente les inconvénients suivants: - les défauts dus au changement de diélectrique (celui de l'adaptateur est de l'air, celui du connecteur à mesurer est du PTFE) ne sont pas compensés côté connecteur miniature. Les lignes électiques du conducteur extérieur de l'adaptateur et du connecteur à mesurer sont identiques; il existe donc une différence de diamètres au niveau des conducteurs intérieurs, ce qui amène une perturbation électrique; - si on utilise exactement la technologie proposée avec un conducteur intérieur de diamètre proche de celui du connecteur à mesurer, celui-ci n'est pas arrêté en translation du côté du connecteur asexué et devient inutilisable. Pour pallier à ces inconvénients, le dispositif de l'invention comporte une diminution du diamètre de la ligne électrique côté miniature et, pour faire un arrêt en translation du conducteur intérieur, des changements de diamètres par étapes. Pour une bonne adaptation, ce dispositif comporte, en outre, deux décalages sur la ligne électrique atl et L'invention a pour objet un dispositif adaptateur entre deux connecteurs coaxiaux de même impédance caractéristique Zc et de diamètres différents permettant d'effectuer la transmission d'un signal micro-ondes à large bande de fréquence, comportant un corps extérieur, et une âme cylindriqlle dont les extrémités sont mises en contact avec les âmes desdits connecteurs, le diélectrique situé entre ce corps extérieur et cette âme étant l'air, caractérisé en ce que ce corps extérieur comporte une surface interne en au moins trois parties cylindriques consécutives dont les diamètres ont des valeurs décroissantes à partir du connecteur de plus grand diamètre vers le connecteur de plus petit diamètre, donnant avec i'me cylindrique au moins deux cavités annulaires de très courtes longueurs et d'impédances caractéristiques supérieures à Zc et deux autres cavltés annulaires d'impédance Zc. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va sljivreS donnée à titre d'exemple non limitatif en liaison avec les dessins qui représentent la figure 1, une vue en coupe longitudinale d'un adaptateur de l'art antérieur, - la figure 2, une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention. Un adaptateur de l'art antérieur est représenté à la figure 1, entre un connecteur 4 bisexué normalisé et un connecteur 3 miniature femelle tous deux d'impédance caractéristique 50 ohms. Cet adaptateur se compose de deux éléments conducteurs séparés, soit une âme B et un corps extérieur 2. L'Sme 1 est une courte tige cylindrique 10 se prolongeant de part et d'autre et coaxialement par deux tourillons 11, 12 conçus pour pouvoir être enfoncés à frottement doux dans les âmes des connecteurs 3 et 4 respectivement Le corps extérieur 2 est aussi une pièce de révolution et comporte intérieurement, dans l'ordre. un taraudage 20 destiné à coopérer avec le filetage présenté par le connecteur 3, suivi deune gorge lisse 21 puis deux gorges cylindriques lisses 22, 23 destinées à coopérer toutes deux avec la portion précitée 10 de l'âme 1 pour former deux sections de ligne coaxial, enfin une autre gorge cylindrigue lisse 24 destinée à rattraper le diamètre extérieur du conducteur extérieur 4. La pièce 2 comporte d'autre part extérieur rement une collerette moletée 25 et un filetage-26 Pour mettre en place cet adaptateur entre les connecteurs 3, 4, on opère de la façon suvante :: - l'âme 1 est enfichée jusqu'à butée par son tourillon 1 1 dans l'âme du connecteur 3; - le corps extéricur 2 est ensuite vissé par so., taraudage 20 sur le filetage du connecteur 3, jusqu'à butée de l'épaulement droit séparant les gorges 21, 22, contre le bord frontal extrême du connecteur 3; - le connecteur 4 est enfin vissé par son taraudage d'écrou sur le filetage 26 jusqu'à butée de j'épaulement droit séparant les gorges 23, 24 contre le bord frontal extrême du connecteur 4, le tourillon 12 de l'âme 1 étant alors engagé dans l'âme du connecteur 4. Cet adaptateur comporte donc principalement les caractéristiques suivantes: - un corps extérieur 2; - une âme centrale libre 1; - un dié1ectrique gazeux qui est l'air; - deux cavités annulaires 13, 14, situées entre l'âme centrale 1 et le connecteur extérieur 2, de diamètres différents: une première 13 très courte d'impédance caractéristique Zc > ZcX et l'autre plus large 14 d'impédance caractéristiques Zc Mais cet adaptateur présente différents défauts notamment des défauts dus au changement de diélcetrique (celui de l'adaptateur est de l'air, celui du connecteur à mesurer 3 est du PTFE) qlii ne sont pas compensés côté connecteur miniature 3.Les lignes électriques du conducteur extérieur 2 de l'adaptateur et du connecteur 3 à mesurer sont indentiques ; ii existe donc une différence de diamètres alJ niveau des conducteurs intérieurs, ce qui amène une pertur bation électrique. Or, tout défaut au niveau du conducteur intérieur amène plus de perturbation électrique que le même sur le conduc teur extérieur. Le fait de diminuer encore une fois la ligne électrique, pour avoir le diamètre conducteur de l'adaptateur très proche de celui dlJ connecteur à mesurer, compense le dernier défaut de cet adaptateur et améliore donc les résultats électriques (rapport d'ondes stationnaires). De plus, si on utilise exactement, la technologique proposée avec un conducteur intérieur de diamètre proche de celui du connecteur à mesurer, celui-ci n'est pas arrêté en transistion du côté du connecteur asexué 4 et devient inutilisable. Pour pallier ces défauts, le corps externe 5 de notre invention a une surface interne comportant au moins trois parties cylindriques consécutives, mais de diamètres différents donnant avec l'âme centrale au moins deux parties 51, 53 très courtes de longueurs ? I et #l 2 d'impédances caractérisques Z'c et Z"C > Zc et deux autres parties 52, 54 d'impédance Z Ainsi, si on considère le dispositif adaptateur de la figure 2. L'âme centrale 6 comporte trois parties drculaires, et la surface interne de la partie extérieure 5 elle aussi trois parties circulaires7 telles qu'apparaissent quatre cavités annulaires: - la première 51 ayant une impédance caractéristique Ac, par exemple 50 ohms, - la seconde 52 ayant une impédance caractéristique Z'c, plus grande que Zc par exemple 60 ohms, sa longueur #l2 étant par exemple d'environ 0,4 millimètres, - la troisième 53 ayant une impédance caractéristique ZcX - la quatrième 54 ayant une impédance caractéristique Z"c, plus grande que Zc, par exemple 70 ohms > sa longueur t1 I étant par exemple d'environ 0,6 mm. Les deux connecteurs à relier, à savoir le connecteur de précision asexué 7 et le connecteur miniature 8 qui, à titre d'exemple, ici est un connecteur mâle, ont tous deux une impédance caractéristique Zc Le dispositif de l'invention est donc tel, que pour éviter toute perturbation due à un changement brutal du diamètre des lignes électriques du conducteur extérieur de l'adaptateur, ce connecteur comporte différentes parties successives dont les diamètres varient en escalier pour se rapprocher de la forme idéale qui serait un cône. Ainsi, le dispositif de l'invention comporte plus de deux cavités annulaires situées entre une âme centrale 6 et un connecteur extérieur 5, ces cavités ayant des diamètres différents. Le nombre de ces cavités étant par exemple un nombre pair, une cavité sur deux ayant une faible longueur L et une impédance caractéristique Z'c > Zc, l'autre cavité ayant une impédance Zc, la cavité située près du connecteur miniature ayant une impédance caractéristique Zc. A titre d'exemple, sur la figure 2, le dispositif de l'invention permet une adaptation entre lm connecteur de précision asexué 7, par l'intermédiaire d'une partie annulaire 61 qui vient en blutée contre l'âme 71 de ce connecteur 7, et un connecteur miniature mâle 8, par l'intermédiaire d'une partie 63 qui comprend un alésage permettant un contact avec l'âme 81 de ce connecteur 8. Mais le dispositif de l'invention permet plus généralement la transmission d'un signal à micro-ondes à large bande de fréquence entre deux connecteurs coaxiaux de même impédance caractéristiqzJe et de diamètres différents. Un tel dispositif adaptateur permet, pour une perte d'insertion identique, par rapport à l'adaptateur de l'art antérieur représenté à la figure 1, d'améliorer son rapport d'onde stationnaire (ROS) en moyenne de 0,01 pour des fréquences variant de 1 000 à 18 000 MHz: ce rapport d'onde stationnaire étant alors compris entre 1,01 et 1,06. REVENDICATIONS 1. Dispositif adaptateur entre deux connecteurs coaxiaux (7, 87 de même impédance caractéristique Z c et de diamètres différents permettant d'effectuer la transmission d'un signal mlcro-ondes à large bande de fréquence, comportant un corps extérieur (5), et une ame cylindriqlje (6) dont les extrémités sont mises en contact avec les âmes desdits connecteurs (7, 8), le diélectrique situé entre ce corps extérieur (5) et cette âme (6) étant l'air, caractérise en ce que ce corps extérieur comporte une surface interne en au moins trois parties cylindriques consécutives dont les diamètres ont des valeurs décroissantes à partir du connecteur (8) de plus grand diamètre vers le connecteur (8) de plus petit diamètre, donnant avec l'âme cylindrique au moins deux cavités annulaires (51, 53) de très courtes longueurs (#l1, #l2) et d'impédances caractéristiques Z"c et Z'c supérleures à Zc et deux autres cavités annulaires d'impédance Zc. 2. Dispositif selon la revendication- 1 caractérisé en ce que les impédances caractéristiques Zc, Z'c, Z"c, ont pour valeurs respectives 50, 60 et 70 ohms. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cavités annulaires de tres courtes ongueurs ont des longueurs #l1 et #l 2 infériexJres à 0,7 mm