Brevet FR2566602A1 — publié le 19851227

Adaptateur d'impédance protégé contre les perturbations. La présente invention se rapporte à un adaptateur d'impédance destiné à la liaison entre une antenne de réception et un récepteur travaillant en ondes myriamétriques et/ou kilomètriques (ondes des bandes dites VLF et LF dans la littérature anglo-saxonne), c'est-à-dire en ondes dont les fréquences sont de l'ordre de 30 kHz (entre 3 et 300 kHz). Il existe des adaptateurs d'impédance de type actif, comportant des transistors à effet de champ, pour transformer l'impédance élevée d'une antenne en une impédance aussi voisine que possible de l'impédance caractéristique de la ligne d'alimentation du récepteur. Ces adaptateurs -présentent deux inconvénients principaux : ils nécessitent une alimenta tion et ils sont sensibles aux champs proches rayonnés, par exemple, par une antenne émettrice voisine, travaillant en ondes décamétriques (onde de la bande dite HF dans la littérature anglo-saxonne). Il existe également des adaptateurs de type passif à transforma teurs à réluctance variable, commandés par un courant d'excitation dans le primaire; ces adaptateurs sont volumineux, à faible largeur de bande et ne présentent aucune protection contre les champs élevés. La présente invention a pour but d'éviter ou, pour le moins, de réduire très fortement les inconvénients des adaptateurs connus. Ceci est obtenu au moyen d'un adaptateur d'impédance de type passif, qui, par sa structure, assure, en plus de l'adaptation, une protection contre les perturbations. Selon l'invention un adaptateur d'impédance pour une antenne et un récepteur d'impédance d'entrée donnée, est caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur à rapport de transformation stable dans les fréquences de travail, une résistance a impédance purement ohmique, du moins dans les fréquences de travail, en ce que la résistance est branchée en série dans le primaire du transformateur, en ce que la valeur de l'impédance de la résistance est au moins égale, en ondes décamétriques (bande HF de la littérature anglo-saxonne), à la valeur maximale de l'impédance du transformateur vue du primaire du transformateur, le secondaire du transformateur étant chargé par une impédance égale à l'impédance d'entrée, et en ce que la valeur de I'impédance de la résistance est au plus égale, dans les fréquences de travail, à l'impédance de l'antenne vue du primaire du transformateur. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et de la figure sty rapportant qui représente le schéma électrique d'un adaptateur d'impedance selon l'invention. L'adaptateur qui va être décrit a été conçu de manière à réaliser, en plus d'une fonction d'adaptation dans la bande 10 kHz - 70 kHz, une fonction de réjection des ondes décamétriques et une fonction de protection contre les oscillations transitoires. La figure montre un adaptateur d'impédance qui comporte une borne d'entrée, Be, en deux parties électriquement isolées l'une de I'autre; une de ces parties est reliée à la masse et l'autre, qui est destinée à être couplée à une antenne de réception, A, travaillant dans la bande 10 à 70 kHz, est reliée à la première extrémité d'une résistance d'entrée R et à la première extrémité d'un éclateur K dont la seconde extrémité est reliée à la masse. Un transformateur, T, a son primaire branché entre la seconde extrémité de la résistance R et la masse; ce transformateur possède un écran E relié à la masse et un secondaire S dont la seconde extrémité est également reliée à la masse. Un condensateur Cl est branché en parallèle sur la sortie du transformateur T.Deux inductances, L i, L2, sont branchées en série entre la première extrémité du secondaire S du transformateur T et la première partie d'une borne de sorties Bs, dont la seconde partie, isolée de la première, est reliée à la masse. La borne Bs est destinée au branchement d'un câble coaxial, L, d'impédance caractéristique égale à 50 ohms, qui sert au couplage d'un récepteur, Re, dont la bande des fréquences de réception va de 10 à 70 kHz.Entre le point comrnun aux inductances L1 et L2 et la masse, quatre éléments passifs sont branchés, en parallèle entre eux: un condensateur Cul', une première diode de protection D (diode Zener présentant une faible capacité et une réponse rapide, qui est commercialisée par la société THOMSON-CSF sous le nom de TRANSIL et la référence PFC 6V4) dont l'anode est à la masse, une seconde diode D'identique à la première mais dont la cathode est à la masse, et un condensateur C2. L'adaptateur selon la figure comporte également un condensateur, C2', branché en parallèle sur les deux parties de la borne de sortie Bs, c'est-à-dire entre la première partie de la borne Bs et la masse. L'adaptateur qui vient d'être décrit et dont les caractéristiques seront données ci-après, a été étudié pour servir d'intermédiaire adaptatif entre une antenne filaire et un récepteur d'impédance d'entrée égale à 50 ohms relié à l'adaptateur par un cable d'impédance caractéristique égale à 50 ohms. L'antenne filaire, d'une longueur de 29 mètres, est destinée à travailler dans une bande de fréquences allant de 10 à 70 kHz; elle est donc courte devant la longueur d'onde de travail qui est supérieure à 4 km. Cette antenne présente, dans sa bande d'utilisation, une impédance capacitive qui, vue de la borne Be,- est de l'ordre de 100 k.ohms.Cet adaptateur a, d'autre part, été conçu pour provoquer une atténuation supérieure à 93 dB sur les fréquences supérieures à 2 MHz, afin d'assurer le bon fonctionnement du récepteur couplé à la borne- Bs même avec, dans le voisinage, une forte émission dans une bande de fréquences supérieures ou égales à 2 MHz. La résistance R est une résistance VICTOREEN Mox 3.34 d'une puissance de 6W, et d'une valeur de 10 k.ohms; cette résistance a été tout spécialement choisie pour son impédance purement ohmique dans toute la bande allant des fréquences d'utilisation de l'adaptateur aux fréquences des ondes décamétriques. Le transformateur T a été conçu pour que l'atténuation qu'il entraîne dans la bande des fréquences d'utilisation (10-70 kHz) ait une variation aussi faible que possible ; ce transformateur, d'un rapport de transformation de 36, a été réalisé avec un noyau de ferrite de la marque FERRINOX, référence T6.SF, en pot 36 x 22, et une carcasse à gorges dans laquelle, pour avoir une capacité répartie faible, le bobinage a été constitué d'un primaire de 500 spires de 18/100 mm dans une gorge et 500 spires de 18/100 mm dans l'autre gorge, suivi dun écran de 5/100 mm dans chaque gorge; lui-même suivi d'un secondaire de 14 spires de 35,51100 mm dans une gorge et de 14 spires de 35,5/100 mm dans l'autre gorge.En fonction de l'impédance Ze vue du primaire du transformateur couplé à l'antenne, pour réaliser l'adaptation de l'antenne sur une impédance Zc de 50 ohms. le transformateur idéal doit avoir un rapport de transformation or il s'avère que ce rapport idéal prend, suivant la fréquence considérée dans la bande de travail -10-70 kHz, les valeurs extrêmes suivantes n = 40 à 10 kHz n = 16 à 70 kHz le choix de n s'est fait, non pas sur une valeur moyenne déduite des valeurs extrêmes 16 et 40, mais sur une valeur telle que, dans- la bande de travail 10-70 kHz, l'atténuation apportée par le transformateur c'est-à- dire le rapport de transformation (tension d'entrée sur tension de sortie) soit stable; la valeur qui a été choisie est la valeur n = 36 pour laquelle l'atténuation a une valeur moyenne de 31 dB et la variation maximale d'atténuation dans la bande est de 4,1 d8 et pour laquelle l'adaptation d'impédance est acceptable dans toute la bande de travail. Le transformateur T se comportant, en ondes décamétriques (bande HF), comme une capacité, la résistance R, placée en série avec son primaire, P, augmente l'atténuation du transformateur de 2 à 30 MHz sans diminuer celle-ci dans la bande des fréquences de travail: 10 à 70 kHz; il faut toutefois, pour cela, que la résistance R ait une valeur supérieure ou égale à la valeur maximale, dans la bande 2 MHz-30 MHz, de l'impédance du transformateur vue du primaire, P, du transformateur avec le secondaire, S, chargé sur l'impédance caractéristique de 50 ohms et inférieure à la valeur, dans la bande d'utilisation, de l'impédance de l'antenne vue du primaire du transformateur; d'après les mesures effectuées cela revient à écrire 2,4 k.ohms ( R 100 k.ohms la valeur de 2,4 k.ohms correspond à l'impédance du transformateur à 2 MHz et la valeur de 100 k.ohms correspond à l'impédance de l'antenne à 10 kHz (antenne équivalente, du point de vue impédance, à un condensateur de 160 pF). En fonction de ces deux valeurs la résistance R, comme indiqué ci-avant, a été prise égale à 10 k.ohms. Il a été indiqué que l'adaptateur selon la figure avait été conçu pour assurer un fonctionnement correct du récepteur dans sa bande de travail (10 à 70 kHz) même en présence d'une émission proche et de forte puissance, dans la bande 2-30 MHz. A cet effet l'adaptateur comporte d'une part l'ensemble résistance R et transformateur T, qui assure une atténuation de 45 dB dans la bande 2-30 MHz et d'autre part l'ensemble de filtrage constitué par les deux cellules de filtrage Cl-Ll-C1', C2-L2-C2' (avec L1 = L2 = 32/uH et C1 = Ci' = C2 =C2' = 6,8 nF) qui assurent une atténuation complémentaire de plus de 45 dB de 2 à 30 MHz. Au total c'est une atténuation de plus de 90 dB qu'assure l'adaptateur.Il est à noter que le choix des condensateurs C1, C1', C2, C2' doit se porter sur des éléments stables en ondes décamétriques (bande HF dans la littérature anglo-saxonne). L'adaptateur selon la figure comporte également un dispositif limiteur de tension constitué par les deux diodes n, D' montées têtebêche. Ces deux diodes de protection assurent une limitation de tension à 6,4 volts pour les tensions positives comme pour les tensions négatives. L'éclateur, K, monté à l'entrée de l'adaptateur protège contre les tensions élevées (470 V en statique et 2000 V en dynamique) ; cet éclateur est vendu par la société JOCELIN sous la référence 2001-03 ; il assure une protection rapide, complémentaire de celle de 1'éclateur-foudre, haute énergie, associé à l'antenne et non représenté sur la figure. Il est à noter que l'ensemble constitué par la résistance R, le transformateur T, les deux inductances L1, L2 et les quatre condensateurs Cl, Cl', C2, C2', atténue également fortement les oscillations transitoires, dues par exemple au branchement de l'antenne par commutation. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit c'est ainsi que l'adaptateur peut se limiter à l'ensemble constitué par la résistance R et le transformateur T ; ce serait le cas, par exemple, si dans l'exemple décrit il n'y avait pas eu le problème de la protection contre une émission proche et à énergie importante en ondes décamétriques et si le récepteur, qui fait partie du même ensemble que l'adaptateur, avait eu ses propres moyens de limitation de tension. REVENDICATIONS l. Adaptateur d'impédance pour une antenne (A) et un récepteur (Re) d'impédance d'entrée donnée, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur (T > à rapport de transformation stable dans les fréquences de travail, une résistance (R) à impédance purement ohmique, du moins dans les fréquences de travail, en ce que la résistance est branchée en série dans le primaire (P) du transformateur, en ce que la valeur de impédance de la résistance est au moins égaie, en ondes décamétriques (bande HF de la littérature anglo-saxonne! à la valeur maximale de l'impédance du transformateur vue du primaire du transformateur, ie secondaire du transformateur étant chargé par une impédance égaie à l'impédance d'entrée, et en ce que la valeur de l'impédance de la résistance est au plus égale, dans les fréquences de travail, à l'impédance de l'antenne vue du primaire du transformateur. 2. Adaptateur d'impédance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de filtrage des ondes décamétriques (L 1- C1-CI', L2-C2-C2') et en ce que l'ensemble de filtrage est branché entre le secondaire (S) du transformateur (T) et le récepteur iRe) à coupler. 3; Adaptateur d'impédance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif limiteur de tension (Di D') comportant deux diodes Zener montées tête-bêche, couplé aux deux extrémités du secondaire (S > du transformateur (T). 4. Adaptateur d'impédance selon I'une quelconque des revendica tlons précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un éclateur (K) branché sur celui de ses accès (Be) qui est destiné à être couplé à l'antenne (A).