Brevet FR2571550A1 — publié le 19860411

- 1 - DISPOSITIF DE PROTECTION POUR LIGNE COAXIALE La présente invention concerne un dispositif de protection pour ligne coaxiale comprenant une section de ligne principale ayant des conducteurs intérieur et extérieur coaxiaux et une section de ligne fermée ayant des conducteurs. intérieur et extérieur coaxiaux respectivement reliés aux conducteurs intérieur et extérieur de la section de ligne principale. Dans un tel dispositif de protection, la section de ligne fermée a une longueur égale à un quart de longueur d'onde et est terminée par un courtcircuit afin de constituer un stub ou une ligne quart d'onde réalisant un isolateur. En particulier, l'extrémité court-circuitée de la section de ligne fermée est reliée à la terre afin d'isoler l'une des extrémités de la section de ligne principale par rapport à l'autre extrémité de la section de ligne principale pouvant être soumise à des tensions élevées dues à la foudre. Par exemple, le dispositif de protection est insérée dans une ligne coaxiale propageant des signaux dans des bandes de fréquence de 500 MHz à quelques Gigahertz, entre des moyens d'émission et réception et une antenne. Dans les dispositifs de protections connus, le diélectrique séparant les conducteurs intérieurs et les conducteurs extérieurs est en majeure partie de l'air. Lorsqu'une partie du diélectrique est différente de l'air, celui-ci offre une constante diélectrique faible, inférieure à 2,5, et peut être sous la forme de rondelles ou bagues de mousse de polyéthylène. Dans ces conditions, les dimensions du dispositif de protection sont grandes. En outre, l'introduction et la fixation de telles rondelles ou bagues isolantes à l'intérieur du dispositif ne sont pas aisées, ce qui augmente le coût du dispositif. Par ailleurs, la section de ligne fermée est entièrement perpendiculaire à la section de ligne principale, ce qui confère un encombrement très important et une forme en T au dispositif de protection. - 2 - Le but de la présente est de fournir un dispositif de protection tel que défini dans l'entrée en matière, ayant des dimensions et un encombrement réduits, tout en offrant un coût de fabrication relativement faible. A cette fin, un dispositif de protection est caractérisé en ce que lesdits conducteurs intérieur et extérieur sont isolés complètement sur toute leur longueur par un matériau isolant. De préférence, le matériau isolant est une résine époxy offrant une constante diélectrique-égale à 4 environ. Dans ces conditions, sachant que la longueur d'onde est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique, les dimensions du dispositif de protection selon l'invention sont considérablement plus réduites que celles des dispositifs de protection selon la technique antérieure. En outre, le matériau isolant emplit complètement l'espace entre les conducteurs intérieur et extérieur, ce qui évite dans une large mesure tout effet de claquage destructif. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'encombrement du dispositif de protection est encore réduit par le fait que la section de ligne fermée est coudée à 90 à partir d'une extrémité connectée à la section de ligne principale, et rabattue contre le conducteur extérieur de la section de ligne principale et parallèlement à celui-ci. Le dispositif de protection comprend également des moyens de découplage électrique entre des extrémités de l'un des conducteurs intérieur et extérieur de la section de ligne principale. De préférence, les moyens de découplage desdites extrémités du conducteur de la section de ligne principale comprennent un conducteur cylindrique creux prolongeant l'une desdites extrémités et un conducteur prolongeant l'autre extrémité et contenu coaxialement dans ledit conducteur creux à travers ledit matériau isolant. Ces moyens de découplage protègent des équipements connectés à une extrémité de la section de ligne principale contre des courants parasites à basse fréquence convoyés par l'autre extrémité de la section de ligne principale, tout en assurant une transmission de signaux à hyperfréquence. 2 5 7 1550 -3- D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'une réalisation préférée de l'invention en référence à la figure unique correspondante annexée montrant schématiquement une vue en coupe axiale d'un dispositif de protection selon l'invention. Tel qu'illustré, le dispositif de protection comprend une section de ligne coaxiale principale 1 et une section de ligne fermée 2 ayant une longueur électrique égale à un quart de longueur d'onde A/4. La section de ligne principale a une longueur électrique égale à une demi-longueur d'onde À/2 et forme un transformateur d'impédance de rapport égal à l'unité afin que le dispositif puisse être interconnecté n'importe o dans une ligne de transmission coaxiale. La section de ligne principale 1 est rectiligne et délimitée par deux extrémités formées par des demi- connecteurs standards 101 et 102, tels que raccords-unions pour câble coaxial. Le demi-connecteur 10! est destiné à être raccordé à une charge, telle qu'une antenne, et l'autre demi-connecteur 102 est destiné à être raccordé à des équipements de ligne, tels qu'un récepteur ou un émetteur radio. Au niveau de chacun des demi-connecteurs 101, 102, la ligne principale est composée d'un conducteur intérieur cylindrique plein 111, 112 et d'un conducteur extérieur cylindrique creux l2], 122. Entre les conducteurs intérieurs 11i1 et 112 est prévu un tronçon de découplage afin d'obtenir une discontinuité électrique entre les deux conducteurs intérieurs pour assurer une protection contre des courants parasites à basse fréquence. A cet effet, le tronçon de découplage est composé d'un conducteur fin cylindrique 132 prolongeant axialement l'un des conducteurs intérieurs, tel que le conducteur 112, et d'un conducteur cylindrique creux 131 prolongeant axialement l'autre conducteur intérieur, tel que le conducteur 11l. Le diamètre du conducteur 132 est plus petit que celui du conducteur Il 2, tandis que les diamètres extérieurs des conducteurs 111 et 131 sont égaux. Le conducteur 132 est disposé coaxialement à l'intérieur du conducteur 131 et offre une extrémité libre formant un interstice de coupure 142 avec le fond -4- du conducteur 12 constituant la jonction des conducteurs Il et 1 I 131. Le conducteur 131 a une extrémité annulaire libre formant un interstice de coupure 141 avec un épaulement constituant la jonction des conducteurs 112 et 132 de sections différentes. La longueur du tronçon de découplage comprise entre les interstices de coupure 141 et 142, c'est-à-dire entre les extrémités libres des conducteurs 131 et 132, est égale à un quart de longueur d'onde 1/4. Selon d'autres variantes, les conducteurs extérieurs 13 et I 132 de la section de ligne principale 1 sont également découplés électriquement par un tronçon de découplage extérieur analogue au tronçon 131-132. La section de ligne fermée 2 présente une longueur électrique égale à un quart de longueur d'onde 1/4 et est terminée par un court-circuit afin de constituer un stub et ainsi shunter la ligne coaxiale principale pour y ramener une impédance infinie. La ligne fermée 2 permet de conduire à la terre tout courant produit par une tension élevée, par exemple due à de la foudre captée par l'antenne. La ligne 2 comprend un conducteur intérieur 20 ayant une extrémité 21 reliée au conducteur intérieur 111 connecté à l'antenne, de préférence via le conducteur 131, comme illustré, afin de réduire en partie l'encombrement du dispositif de protection. La ligne 2 comprend également un conducteur extérieur cylindrique creux 22 coaxial au conducteur intérieur 20. Une extrémité ouverte 23 du conducteur 21 est reliée aux conducteurs extérieurs 12 et 12 de la ligne principale afin de former un 1 2 unique conducteur extérieur. Les autres extrémités des conducteurs et 22 sont reliées par une plaque discorde formant le court-circuit 24, connectée à la terre. Comme cela apparaît dans la figure, la majeure partie de la section de ligne fermée 2 entre ses extrémités 21 et 24 est disposée parallèlement à la ligne principale 1 et plaquée contre celle-ci. Une telle disposition permet de réduire considérablement l'encombrement du dispositif de protection. Ainsi, à partir des extrémités 21 et 23, les conducteurs 20 et 22 de la section de ligne fermée sont coudés parallèlement à angle droit en 25 et 26. En 71550 -5- particulier, l'extrémité de la ligne 2, en degçà du court-circuit 24, est plaquée contre l'un des conducteurs extérieurs de la ligne principale, tel que le conducteur 12l. En pratique, les conducteurs 121 et 122 peuvent être formés par un tube métallique. Le conducteur 22 peut être formé par un tube métallique coudé à chaud, ou par un coude tubulaire soudé à une extrémité d'un tube rectiligne, soudé au niveaV de l'extrémité ouverte 23 obtenue par perçage dans le tube 12 1-122, et maintenu éventuellement contre le conducteur 121 par soudure indiquée en 27. Les tubes métalliques sont par exemple en cuivre, en laiton ou autre alliage métallique convenable, et sont disponibles dans le commerce, afin de réduire le coût du dispositif de protection. Le dispositif de protection peut être enfermé dans un boîtier étanche ou analogue. Le bottier peut-être constitué par un tube cylindrique de préférence en acier inoxydable, fermé aux extrémités et rempli de mousse de polyuréthane, ou analogue, pour maintenir immobile le dispositif de protection. Le boîtier est représenté schématiquement en 3. L'intérieur du bottier 3 n'est pas accessible à l'utilisateur, afin de constituer un ensemble compact. Par ailleurs, selon l'invention, le dispositif de protection renferme un isolant 4 dont la matière homogène emplit tous les espaces à l'intérieur des conducteurs extérieurs 121, 122 et 22, et en particulier, le conducteur 131 et les interstices de coupure 141 et 142. Un tel remplissage permet d'éviter toute formation de cavité d'air entre conducteurs proches, notamment au niveau des extrémités libres des conducteurs 131 et 132, et ainsi, tout effet de claquage sous tension élevée. En outre, l'isolant est choisi de telle sorte que sa constante diélectrique est élevée afin de diminuer les dimensions du dispositif de protection, puisque la longueur d'onde est inversement proportionnelle à la racine carrée de la constante diélectrique de l'isolant de la ligne. De préférence, l'isolant 4 est une résine époxy polymérisable à froid. La résine est injectable sous pression, de préférence à travers le demiconnecteur 102 afin de remplir complètement le conducteur 131. L'injection de la résine peut être effectuée rapidement, sans précaution particulière, par des moyens - 6 - automatiques connus, ce qui diminue le coit de fabrication du dispositif. La constante diélectrique E de la résine époxy est supérieure à 2,5 environ, typiquement égale à 4 environ. -7- REV E N D I C A T IONS 1 - Dispositif de protection pour ligne coaxiale comprenant une section de ligne principale (1) ayant des conducteurs intérieur et extérieur coaxiaux (111-1 12;121-122)et une section de ligne fermée (2) ayant des conducteurs intérieur et extérieur coaxiaux (20, 22) respectivement- reliés aux conducteurs intérieur et extérieur de la section de ligne principale, caractérisé en ce que lesdits conducteurs - intérieur et extérieur (111-112, 20; 12 1-1222 22) sont isolés complètement sur toute leur longueur par un matériau isolant (4). 2 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau isolant (4) a une constante diélectrique supérieure à 2,5 environ, et de préférence égale à 4 environ. 3 - Dispositif conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau isolant (4) est une résine époxy de préférence injectable par une extrémité (102) de la section de ligne principale (1) et polymérisable à froid. 4 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la section de ligne fermée (2) est coudée à 90 à partir d'une extrémité (21, 23) connectée à la section de ligne principale (1), et rabattue contre le conducteur extérieur (12!-122) de la section de ligne principale (1) et parallèlement à celui-ci. - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de découplage électrique (131, 132) entre des extrémités de l'un des conducteurs intérieur et extérieur (111-112, 121-122) de la section de ligne principale (1). 6 - Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de couplage (131, 132) desdites extrémités (111, 112) du conducteur de la section de ligne principale comprennent un conducteur cylindrique creux (131) prolongeant l'une desdites extrémités (111) et un conducteur (132) prolongeant l'autre extrémité (112) et contenu coaxialement dans ledit conducteur creux (111) à travers ledit matériau isolant (4). - 8 - 7 - Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que ledit conducteur (132) contenu dans ledit conducteur creux (131) a une longueur sensiblement égale à un quart de longueur d'onde. 8 - Dispositif conforme à la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'une extrémité (21) du conducteur intérieur (20)- de la section de ligne fermée (2) est reliée audit conducteur creux (132) formant partie d'une extrémité découplée du conducteur intérieur de la section de ligne principale (1). 9 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est contenu dans un bottier (3), de préférence étanche et en matière inoxydable. - Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est maintenu dans le bottier (3) au moyen de mousse polyuréthane ou analogue remplissant le bottier.