Brevet FR2561035A1 — publié le 19850913

Perfectionnements aux filtres pour circuits électroni- ques." La présente invention concerne des filtres et des systèmes de filtres destinés à être utilisés pour la protection de systèmes électroniques de sources de parasites extérieurs. On prend souvent des mesures de suppression de parasites radio à la cloison de la partie de l'équipement que l'on doit protéger, c'est-à-dire là o des fils d'entrée et de sortie (sources et retours de signaux,-et lignes et re- tours d'énergie) entrent dans une enceinte blindée conte- nant cet équipement, et en sortent. Il existe un certain nombre de techniques pour dévier ou réduire les courants parasites - celles-ci comprenant l'utilisation de câbles blindés, de câbles ou de gaines dissipatifs, l'addition de perles de ferrite pour aug- menter la self-inductance des fils, et l'utilisation de condensateurs de traversée et de filtres. C'est ces der- niers dispositifs que la présente invention concerne par- ticulièrement. Des courants parasites peuvent contenir un large spectre de fréquence, s'étendant de quelques dizaines de kilo- hertz à plusieurs gigahertz. Le découplage capacitif ef- ficace des fréquences parasites dans la partie haute du spectre de fréquences ne peut se produire que par l'uti- lisation de condensateurs à inductance ultra-basse. Les condensateurs de traversée ont cette caractéristique et sont donc communément utilisés aux cloisons pour la sup- pression des parasites, à la fois sous forme tubulaire et sous forme discoldale. Les condensateurs de traversée opèrent pour réduire les courant parasites par dérivation de tels courants grâce à un découplage parallèle et éventuellement aussi par l'ef- fet de leur impédance-série. agencement classique fait qu'un tel d'couplage se pro- duit entre une ligne passant à travers une cloison et la cloison métallique elle-même. A cet effets les condensa- teurs classiques de traversée possèdernt un corps extérieur en métal qui est boulonné rigidement ou soudé, ou relié autrement, de fagon rigide à la cloison. Toutefois, un tel agencement a l'inconvénient qu'il peut conduire à une cir- culation accrue de courant à l'intérieur de l'enceinte blindée, du fait de la circulation de courant à travers une capacité de fuite du circuit. L'objet principal de la présente invention est de fournir un filtre de suppression de parasites en haute fréquence qui n'introduit pas de courants accrus entre une enceinte et une ligne de traversée liés à la capacité de fuite, qui opère efficacement en haute fréquence sans permettre à des champs rayonnes extérieurs de traverser la cloison. Selon la présente invention, il est prévu un filtre de suppression de parasites en haute fréquence, agencé pour être monté sur une cloison, le filtre étant un filtre ligne à ligne et étant agencé pour être monté sur une cloison métallique de manière que les deux lignes soient isolées électriquement de la cloison. De préférence, ce filtre comprend un condensateur monté dans une douille métallique tubulaire, une électrode du condensateur étant reliée électriquement à la douille et un manchon isolant agencé pour monter la douille métal- lique dans une ouverture de la cloison métallique, de telle sorte que la douille métallique et les deux élec- trodes du condensateur soient isolées électriquement de la cloison. De préférence, le condensateur est un condensateur de traversée classique, ayant une électrode intérieure dis- posée coaxialement à l'intérieur d'une électrode exté- rieure, l'électrode reliée à la douille métallique étant l'électrode extérieure du condensateur. Avantageusement, la douille métallique possède une bride s'étendant vers l'extérieur qui, lorsque la douille métal- lique est montée dans l'ouverture de la cloison au moyen du manchon isolant, recouvre au moins partiellement l'ou- verture de la cloison pour réduire l'entrée des parasites directement rayonnes à l'intérieur de la cloison, par cette ouverture. De préférence, la douille métallique est montée dans l'ou- verture de la cloison en utilisant la technique dite Cone- Lock Oxley dans laquelle la douille est formée avec une saillie conique agencée pour déformer le manchon isolant vers l'extérieur et créer un épaulement de retenue pour retenir la douille et le manchon dans l'ouverture. L'invention est décrite plus en détails ci-après à l'aide d'un exemple seulement, et en se référant aux dessins an- nexés dans lesquels: - La figure I illustre l'utilisation d'un filtre de tra- versée classique pour des courants parasites de mode différentiel; - La figure 2 illustre l'utilisation d'un filtre de tra- versée classique pour des courants parasites de mode commun; - La figure 3 illustre une forme de réalisation d'un fil- tre de traversée selon la présente invention, monté dans la paroi d'une enceinte; - La figure 4 illustre une autre forme de réalisation selon la présente invention avec des induc- tances en série; - Le figure 5 illustre l'utilisation d'une filtre selon la présente invention pour des courants para- sites de mode différentiel; et - La figure 6 illustre l'utilisation d'un filtre selon lii presente invention pour des courants para- sites de mode commun. En se référant à la figure 1, une ligne de signal 12 entre dans une enceinte blindée métallique 10 et une ligne de retour de signal 14 sort de l'enceinte 10 par l'intermé- diaire de filtres de traversée respectifs C1 et C2 montés dans ou sur la paroi 16 de l'enceinte. Une source de para- sites de mode différentiel représentée par Vd et Rs appli- que des courants parasites à la ligne d'entrée 12. Ri re- présente l'impédance d'entrée du circuit intérieur et Cs représente la capacité intérieure de fuite vers la terre. La terre est représentée par la ligne 18. Les filtres C1 et C2 sont donc chacun découplés de la terre 18 grâce à la connection de leur électrode extérieure directement à la paroi 16 de l'enceinte, comme indiqué en 17a et 17b. On notera que, en découplant les courant parasites sur la paroi 16 de l'enceinte, un courant Is est établi dans la paroi 16 qui peut refluer vers les lignes de signal à tra- vers la capacité parasite Cs. Ainsi, lorsque, comme sur la figure 1, une ligne de si- gnal 12 et un retour de signal 14 sont employées, avec un retour à la terre 18 sur le blindage 16 de l'enceinte, l'utilisation d'une ligne à la terre découplant les con- densateurs C1 et C2 introduit des courants Is dans le blindage de l'enceinte. Ce n'est pas une hypothèse pru- dente que de suggérer que tout le découplage se produira vers l'extérieur de l'enceinte blindée (là ou un effet de peau empêcherait le rayonnement à l'intérieur de l'en- ceinte) et l'utilisation de ligne à la terre découplant les condensateurs peut donc introduire des courants vers la terre isolée. En outre, un trajet de circulation de courant est intro- duit par l'intermédiaire de la capacité de fuite Cs, qui se produit entre le circuit blindé et les parois de l'en- ceinte; cette capacité peut être de l'ordre de 100 pf ou plus. Un tel courant peut alors être à l'origine d'une capture par rayonnement sur le circuit vulnérable disposé dans l'enceinte. La figure 2 montre l'utilisation de filtres connus C3 et 04 pour des sources Vc de parasites de mode commun entre la terre 21 et chaque ligne de signal 20, 22. Si les con- densateurs de traversée C3 et C4 étaient de même valeur, et la capacité de fuite Cs nulle, il n'y aurait aucun cou- rant parasite dans la résistance de charge Ri. En pratique, une caractéristique des condensateurs de traversée connus (qui sont habituellement en céramique) est leurs larges tolérances (principalement de 150 % de la valeur nominale). Cela cause un déséquilibre dans le circuit de la figure 2. De façon similaire, la capacité de fuite Cs est en prati- que non-nulle. Ainsi, sur la figure 2, le déséquilibre de valeurs des condensateurs de découplage C3 et C4, et la présence d'une capacité de fuite Cs, provoque une circula- tion de courant IR dans la résistance de charge Ri. Le filtre de la figure 3 selon la présente invention est adapté pour être monté sur une cloison 44 mais en étant isolé électriquement de cette cloison de façon à fournir un filtrage ligne à ligne au lieu de ligne à terre. Dans ce but, un condensateur de traversée 26 est monté dans une douille 28 en matériau conducteur électriquement, l'élec- trode extérieure du condensateur 26 étant reliée électri- quement, par exemple par soudage, à la périphérie inté- rieure de la douille 28. Cette liaison qui doit être de faible impédance est indiquée par un chiffre de référen- ce 30. L'électrode intérieure du condensateur 26 est cou- plée à un fil de raccordement 32 pour connexion à une ligne de signal extérieure (non représentée) et un fil de raccordement 34 pour connexion à une ligne de signal inté- rieure (non représentée). Un fil de raccordement 36 pour connexion à une ligne de retour extérieure (non représen- tée) est reliée à la surface intérieure du tube 28 en 38 et un fil de raccordement 40 pour connexion à une ligne de retour intérieure (non représentée) est reliée à la sur- face intérieure du tube 28 en 42. La figure 3 montre une manière de monter le filtre dans le châssis ou paroi 44. Celle-ci utilisé la technique de Cone-Lock Oxley dans laquelle un manchon isolant 46, de préférence en P.T.F.E., est inséré dans un trou 48 de la paroi 44 jusqu'à ce qu'une bride 50 du manchon s'engage sur la surface extérieure de la paroi 44. La douille métal- lique 28 contenant le condensateur de traversée 26 est alors introduite dans le manchon 46, de gauche à droite comme vu sur la figure 3, jusqu'à qu'une saillie de forme conique 52 sur la périphérie externe de la douille 28 soit passée au delà de la paroi 44 et une bride 53 de la douil- le 28 soit en contact avec la bride 50 du manchon iso- lant 46. La saillie conique 52 de la douille provoque la déformation vers l'extérieur du manchon isolant 46 de fa- çon à former un épaulement 54 de diamètre supérieur au diamètre du trou 48.'Les deux côtés de la paroi 44 sont, de ce fait, engagés respectivement par la bride 50 et un épaulement 54 de manière à fixer de façon ferme la douil- le 28 et le manchon 46 dans le trou 48. Il n'est pas essentiel, toutefois, d'utiliser cette der- nière technique de montage et tout autre système de mon- tage convenable peut être utilisé qui permet un découplage ligne-à-ligne de se produire sur la cloison tout en iso- lant électriquement le condensateur de la cloison. On notera sur la figure 3 que la bride métallique 53 de la douille 28 est de diamètre supérieur à celle du trou 48 dans la paroi 44 et que la bride 53 recouvre le trou 48 Dour contribuer à empêcher un rayonnement direct d'en- trer dans l'enceinte par le trou 48. La forme de réalisation de filtre de la figure 3 comprend seulement un condensateur. La réalisation de la figure 4 inclut un noyau en ferrite tubulaire 56 qui entoure les fils de raccordement 34' et 40' de façon a introduire une inductance série pour les courants parasites dans ces derniers fils de raccordement comme cela est avantageux dans certaines applications. La réalisation de la figure 4 est par ailleurs identique à la réalisation de la figure 3. La figure 5 est un schéma d'un circuit montrant la réali- sation de la figure 3 dans un fonctionnement en mode dif- férentiel. La paroi de l'enceinte est indiquée par le chif- fre numérique 58, la résistance de charge intérieure par Ri, la capacitance intérieure de fuite vers la terre par Cs et le filtre luimême par C5. On notera qu'il n'y a pas de courants parasites introduits sur la paroi de l'en- ceinte et le système de terre isolé 60, et il n'y a pas de courants parasites qui circulent dans la capacité de fuite Cs. La figure 6 montre le circuit en mode commun utilisant un filtre C6 comme sur la figure 4. Ces performances en mode commun du filtre ligne-à-ligne sont améliorées par l'addi- tion d'inductances série L dans les deux lignes. Il est commode d'utiliser un noyau inductif unique comme sur la figure 4, qui donne un construction bifilaire. Si l'inductance L est dans le circuit de mode différentiel les flux magnétiques dans les deux fils de raccordement sont largement auto-annulants et le filtre est efficace- ment seulement un condensateur du découplage. Pour le circuit de mode commun, le problème des condensateurs désiquilibrés ne se produit pas étant donné qu'il y a juste un composant de découplage à capacité. Pour un fonctionnement efficace en haute-fréquence, on doit utiliser des condensateurs de traversée, toutefois le découplage basse-fréquence permet l'utilisation d'au- tres types de condensateurs dans le tube 28. a e tube 2S est normalement fait en laiton, mais pourrait gtre de tout métal convenable à haute conductivité é_ec- trique avec lequel on: pourra faire une connexion de fei- ble impédance sur le condensateur. Dans le cas o il est nécessaire d'avoir des inductances dans les fils de raccordement sur la face extérieure du condensateur (c'est-à--dire à gauche du condensateur comme vu sur la figure 3), la douille 28 serait de préférence prolongée vers l'extérieur pour y inclure de tels induc- tances. REVENDICATIONS: 1.- Dispositif de suppression de parasites haute-fréquence comprenant un ou plusieurs filtres de découplage capaci- tifs, caractérisé par le fait qu'il comprend un filtre ligne-à-ligne (C5, C6) agencé pour être monté sur une cloison métallique (44, 58) de manière que les deux li- gnes (36, 40 et 32, 34) soient isolées électriquement de la cloison. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un condensateur monté dans une douille tubulaire métal- lique (28), une électrode du condensateur étant reliée électriquement à la douille (28) et l'autre électrode isolée de la douille, et un manchon isolant (46) agencé pour monter la douille métallique (28) dans une ouverture (48) d'une cloison métallique (44) de telle sorte que la douille métallique (28) soit isolée électriquement de la cloison (44). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le condensateur est un condensateur de tra- versée (25) ayant une électrode intérieure disposée coaxia- lement à l'intérieur d'une électrode extérieure, l'élec- trode reliée à la douille métallique (28) étant l'élec- trode extérieure du condensateur de traversée. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la douille métallique possède une bride s'étendant vers l'extérieur (53) pour recouvrir au moins partiellement l'ouverture (48) dans la cloison lorsque la douille métallique (28) est montée dans l'ouverture de la cloison au moyen du manchon isolant (46), de façon à réduire efficacement l'interstice entre l'ouverture (48) et la douille métallique (28) et réduire l'entrée des pa- rasites directement rayonnes à l'intérieur de la cloison par cette ouverture (48). 5.- Dispositif selon la revendication 2, 3 ou 4, caracté- ris- par le fait que la douille métallique (28) est formée avec une saillie conique (52) sur sa périphérie extérieure qui, lorsque le manchon isolant (46) est introduit en pre- mier dans l'ouverture (48) de la cloison jusqu'à ce qu'une bride (50) sur le manchon (46) s'engage sur une des faces de la paroi (44) de la cloison et la douille m6tallique (28) est alors introduite dans le manchon (46), d6forme le manchon (46) vers l'extérieur pour former un 6paule- ment (54) qui s'engage contre l'autre face de la paroi (44) pour retenir la douille (28) et le manchon (46) fermement dans le trou (48). 6.- Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 5, caracté- risé par le fait que l'électrode extérieure du condensa- teur de traversée (26) est soudée dans la périphérie inté- rieure de la douille métallique (28), la douille (28) s'étendant au delà des deux extrémités longitudinales du condensateur. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un premier fil de raccordement (36) s'éten- dant à l'extérieur d'une des extr6mit6s de la douille métallique (28) et soudé à la p6riph6rie int6rieure de la douille (28) est au voisinage immédiat d'une extr6mi- t6 du condensateur de travers6e (26) et un second fil de raccordement (40) s'6tendant à l'extérieur à l'autre extr6- mité de la douille m6tallique (28) et soud6 à la p6riphé- rie int6rieure de la douille (28) au voisinage imm6diat de l'autre extr6mité du condensateur de travers6e (26). 8.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par des inductances dans les deux lignes (36, et 32, 34), ces inductances étant contenus dans la longueur de cette douille métallique (28). 1 1 9.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par un noyau en ferrite (56) englobant une (34, 40) des pai- res de fils venant au condensateur (26), de façon à in- troduire de l'inductance dans ces fils, le noyau de fer- rite (56) étant contenu dans la longueur de cette douille métallique.