Brevet FR2638574A1 — publié le 19900504

PROCEDE ET DISPOSITIF DE LIAISON COAXIALE HYPERFREQUENCE La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif de liaison coaxiale hyperfréquence entre deux câbles coaxiaux dont l'un au moins est un cable hyperfréquence souple. Dans un certain nombre d'applications, on peut être amené à raccorder ensemble deux câbles coaxiaux hyperfréquence. C'est le cas en particulier dans les systèmes radar ou de télécommunications où l'on doit relier des modules qui sont souvent situes à des distances relativement importantes. Dans de tels systèmes. la transmission entre modules doit s'effectuer avec des pertes aussi faibles que possible. C'est par exemple le cas dans un systeme radar entre l'antenne et le récepteur. Ceci impose l'utilisation de câbles coaxiaux à hautes performances du type semi-rigide, qui présentent les pertes les plus faibles, Cependant l'inconvénient de ces cables est leur manque de souplesse.Ainsi, lorsqu'on doit se raccorder à un dispositif soumis à des vibrations et à des tolérances de positionnement notables tel qu'une antenne et son joint tournant, il est nécessaire, pour obtenir suffisamment de souplesse, de prévoir une boucle dans le cable semi-rigide près de son extrémité. Ceci est coûteux et encombrant. Une solution serait d'utiliser pour la liaison un câble souple et de compenser ses pertes en prévoyant un amplificateur hyperfréquence supplémentaire. Cette solution est évidemment extrêmement coûteuse. On peut donc penser aussi, à prévoir à l'extrémité du câble de liaison une portion de câble coaxial souple. On connsit en hyperfréquence de tels câbles souples, en particulier du type à diélectrique microporeux semblable au diélectrique utilisé dans les câbles semi-rigides. Le problème se pose alors de raccorder ces deux câbles différents mais de diamètre sensiblement identique et de die-lectrique comparable Une solution connue consiste à utiliser un connecteur coaxial. Mais cette solution est relativement chère et introduit des pertes supplémentaires, certes faibles, mais non négligeables. Un objet de la présente invention est donc de remédier à ces inconvénients en prévoyant un dispositif de liaison coaxiale hyperfréquence simple, très bon marché et n'introduisant que des pertes extrêmement faibles, non mesurables. Selon l'invention, il est prévu un dispositif de liaison coaxiale hyperfréquence entre deux câbles coaxiaux, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de liaison mécanique et électrique des conducteurs centraux des deux câbles, une pièce diélectrique d'adaptation et de centrage entourant lesdits moyens, une tresse de connexion auto-soudable entourant ladite pièce et les extrémités dénudées des conducteurs extérieurs desdits câbles et soudée auxdits conducteurs extérieurs, un manchon cylindrique entourant ladite tresse dans la partie qui entoure ladite pièce, celle-ci assurant le centrage de la tresse et du manchon, et un fourrean, en matériau thermo-rétractable enserrant étroitement ledit manchon, ladite tresse et, au-delà, une zone non dénudée des câbles connectés. le manchon ayant une résistance mécanique suffisante pour éviter l'écrasement de ladite pièce par le fourreau lorsqu'il s'est rétracté. Selon un autre aspect de l'inventicn, il est prévu un procédé de liaison coaxiale hyperfréquence pour la réalisation d'un dispositif de liaison entre deux câbles coaxiaux tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que ledit procédé consiste a: - dénuder le conducteur central des deux câbles sur une longueur légèrement inférieure à la demi-longueur de ladite ferrule et le conducteur extérieur desdits câbles sur toute la longueur couverte par ladite tresse lorsque le dispositif est assemblé - introduire sur l'un des deux câbles l'ensemble constitué par ladite tresse auto-soudable, ledit manchon et ledit fourreau en matériau thermo-rétractable préassemblés - souder lesdits conducteurs centraux dans ladite ferrule - assembler ladite pièce diélectrique d'adaptation et de centrage présentée sous forme de deux demi-coquilles sur ladite ferrule, de préférence par collage - faire coulisser sur les câbles ledit ensemble préassemblé, jusqu'à ce que ledit manchon soit centré sur ladite pièce; - chauffer ledit ensemble à une température suffisante pour obtenir la fusion de la soudure imprégnant la tresse auto-soudable - refroidir l'ensemble pour obtenir la soudure de ladite tresse aux conducteurs extérieurs des câbles et la rétraction dudit fourreau sur la tresse et les extrémités desdits câbles. Ainsi, on simplifie considérablement les problèmes d'interface dus aux contraintes mécaniques imposées par les câbles coaxiaux semi-rigides à diélectrique microporeux. I1 est clair que le dispositif selon l'invention peut s'appliquer à la liaison de tous types de câbles coaxiaux hyperfréquence, différents ou identiques en particulier lorsqutau moins un des câbles est souple. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaitront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - la figure 1 représente les différents éléments du dispositif de liaison selon l'invention avant assemblage; ; et - la figure 2 est un schéma partiellement en coupe du dispositif de liaison, une fois réalisé l'assemblage. Les mêmes éléments sont désignes par les mêmes références sur les deux figures. Bien que cela ne soit en rien limitatif de l'invention, on décrit ci-dessous le cas d'une liaison entre un câble coaxial semi-rigide à diélectrique microporeux et un cable soup]e utilisant le même diélectrique. Ces câbles ont sensiblement le même diamètre extérieur. Le conducteur extérieur du câble semi-rigide est constitué par un tube cylindrique en cuivre, ce qui ne donne que très peu de souplesse. Le conducteur extérieur du câble souple est formé d'une tresse métallique. Les conducteurs centraux des deux câbles ont des diamètres très voisins et peuvent être pleins ou formés d'une torsade de fils métalliques. Sur la figure 1, on a représenté le dispositif selon l'invention partiellement en éclaté avant assemblage et l'extrémité d'un câble souple 4 préparé pour l'assemblage. Ce câble souple comporte un conducteur central 40 dénudé à son extrémité, un diélectrique microporeux 41 et un conducteur extérieur 42 (tresse métallique) dénudé à son extrémité. Le dispositif de liaison lui-même comprend un ensemble préassemblé 1, une pièce diélectrique d'adaptation et de centrage 2 et une ferrule 3. L'ensemble 1 comporte un manchon central 10, par exemple en métal, une tresse de connexion auto-soudable 11 insérée dans le manchon et un fourreau en matériau plastique thermo-rétractable 13 maintenant le tout. La tresse 11 est une tresse métallique pré-imprégnée de soudure à l'étain. Comme il est connu, une telle tresse est auto-soudable. c'est-à-dire que lorsque elle est chauffée à la température de fusion de la soudure, elle se soude à tout corps métallique (soudable à l'étain) en contact avec elle. Une réserve de soudure est de préférence prévue sous la forme de deux bagues de soudure 12 disposées aux extrémités de la tresse 11, entre celle-ci et le fourreau 13. La ferrule 3 comprend un tube cylindrique métallique 30 dont le diamètre intérieur est adapté à celui des conducteurs centraux des câbles à raccorder (légèrement supérieur). De préférence, la ferrule 3 est fendue sur toute sa longueur pour favoriser la répartition de la soudure qui assemblera les deux conducteurs centraux et la ferrule. Les conducteurs centraux, tels 40, sont donc dénudés sur une longueur un peu inférieure à la demi-longueur de la ferrule ainsi qu'on le verra ci-dessous. La pièce diélectrique 2 a un rôle d'adaptation électrique de l'impédance de la liaison à l'impédance des câbles coaxiaux et de centrage de la ferrule à l'intérieur de l'ensemble 1, comme on le verra mieux en référence à la figure 2. Cette pièce peut, par exemple, être formée d'un cylindre creux 20 dont le diamètre intérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur de la ferrule 30 et comporte dans sa partie centrale un épaulement annulaire 21 dont le diamètre extérieur est très légèrement inférieur au diamètre intérieur de la tresse 11 de manière à pouvoir coulisser dans celle-ci lors du montage tout en assurant le centrage de la ferrule dans la tresse 11 et le manchon 10. La figure 2 représente un dispositif de liaison selon l'invention raccordant un câble coaxial semi-rigide 5 à un câble souple 4. On retrouve les memes éléments que sur la figure 1 mais assemblés. Les conducteurs centraux 40 et 50 sont soudés dans la ferrule 30 par de la soudure 6 entre les deux conducteurs et entre eux et la ferrule. La tresse 11 est soudée aux conducteurs extérieurs 42 (tresse métallique) et 52 (tube semi-rigide) des câbles 4 et 5. Le fourreau 13 s'est rétracté et enserre étroitement le manchon 10, les parties de la tresse de connexion 11 hors du manchon, une partie non dénudée 43 du câble souple 4 et une partie du conducteur extérieur 52 au-delà de la tresse 11.La pièce diélectrique 2 assure le centrage de la ferrule dans le manchon 10 par son épaulement 21 dont le diamètre, comme celui de la tresse de connexion, est déterminé pour tenir compte du diamètre de la ferrule et constituer un tronçon coaxial dont l'impédance est adaptée à celle des deux câbles coaxiaux grâce également au choix du diamètre extérieur du cylindre 20 et à la nature du diélectrique choisi, par exemple du Téflon (marque déposée). Le procédé de réalisation de la liaison coaxiale selon l'invention est le suivant, en se référant aux figures 1 et 2. La première étape consiste à dénuder les conducteurs centraux 40 et 50 des câbles 4 et 5 à raccorder, sur une longueur légèrement inférieure à la demi-longueur de la ferrule 30, puis, pour le câble souple 4, à dénuder le conducteur extérieur 42 sur une longueur égale ou légèrement supérieure à la longueur recouverte par la tresse de connexion 11 dans le dispositif sssemblé. Le :nducteur extérieur 52 du câble semi-rigide 5 est supposé non gainé et n'a pas à être dénudé mais la surface à souder peut être nettoyée par décapage. L'opération de décapage doit être effectuée en veillant à protéger le diélectrique microporeux. On introduit ensuite sur un des câbles l'ensemble 1 (Fig. 1), celui-ci comportant une tresse auto-soudable dont le diamètre intérieur avant soudage est supérieur au diamètre extérieur des câbles à raccorder. L'étape suivante consiste à souder les parties dénudées des connecteurs centraux dans la ferrule 30 puis à mettre en place la pièce diélectrique 2 autour de la ferrule. Pour cela la pièce 2 peut être présentée sous la forme de deux demi-coquilles qui sont assemblées autour de la ferrule, par exemple par collage. Une fois la pièce 2 mise en place, on fait coulisser l'ensemble 1 sur les câbles jusqu'fui ce que le manchon 10 soit centré sur la pièce 2. On procède alors au chauffage de l'ensemble 1, par exemple par soufflage d'air chaud, jusqu'à une température suffisante pour assurer la fusion de la soudure imprégnant la tresse de connexion 11 et formant les bagues 12. Cette température est par exemple de l'ordre de 1800 à 2000C. Enfin, on laisse refroidir pour obtenir la rétraction du fourreau 13 et la soudure de la tresse 11 aux conducteurs extérieurs des câbles 4 et 5. La présence du manchon 10 permet d'éviter l'écrasement de la tresse 11 et de la pièce 2 autour de la ferrule 30 lors de la rétraction du fourreau, de façon à conserver les differents diamètres choisis pour obtenir l'adaptation électrique de la liaison. Natureliement, le manchon 10 doit avoir une résistance mécanique suffisante pour s'opposer à la rétraction du fourreau mais il n'est pas nécessaire qu'il soit en un matériau métallique. La rétraction du fourreau 13 sur les câbles 4 et 5 assure une bonne protection de la tresse de connexion soudée 11 et l'étanchéité de l'ensemble. Pour améliorer encore cette étanchéité, on peut prévoir aux extrémités du fourreau 13, audelà de la tresse 11, des bagues intérieures en un matériau plastique plus souple qui seront écrasées par le fourreau 13 sur la surface extérieure des câbles 4 et 5 lors de la rétraction de celui-ci. On peut imaginer également de raccorder les conducteurs centraux des deux câbles sans utiliser de ferrule. Pour cela par exemple, dans le cas de concucteurs pleins, on peut introduire l'extrémité amincie d'un des conducteurs dans une cavité percée dans le second conducteur et les souder. Ce mode de réalisation ne modifie pratiquement pas le diamètre du conducteur central au niveau de la liaison et on peut donc utiliser un manchon 10 et une pièce 2 de diamètre plus faible. Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison coaxiale hyperfréquence entre deux câbles coaxiaux, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de liaison mécanique et électrique (3, 6) des conducteurs centraux (30, 40) des deux câbles, une piece diélectrique (2) d'adaptation et de centrage entourant lesdits moyens, une tresse de connexion auto-soudable (il) entourant ladite pièce (2) et les extrémités dénudées des conducteurs extérieurs (42, 52) desdits câbles (4, 5) et soudée auxdits conducteurs extérieurs, un manchon cylindrique (10) entourant ladite tresse dans la partie qui entoure ladite pie ce (2). celle-ci assurant le centrage de la tresse et du manchon, ot un fourreau (13), en matériau thermo-rétractable enserrant ptroitement ledit manchon (10), ladite tresse (11) et, au-dela, une zone non dénudée des cibles connectés, le manchon (10) ayant une résistance mécanique suffisante pour éviter l'écrasement de ladite pièce (2) par le fourreau (13) lorsqu'il s'est rétracté. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce diolectrique (2) a la forme d'un cylindre creux (20) comportant dans sa partie centrale un épaulement annuaire (21) de diamètre supérieur à celui du cylindre, pour assurer le centrage de la tresse (11) et du manchon (10). 3. Dispositif de liaison selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison (3, 6) des conducteurs centraux comprennent une ferrule (30) cylindrique métallique dans laquelle les conducteurs centraux (3O, 40) sont fixés par soudure (6) 4. Dispositif de liaison selon !a revendication 3, caractérisé en ce que ladite ferrule t30) ost fendue sur toute sa longueur pour assurer une meilleure répartition de la soudure (6). 5. Dispositif de liaison selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison des conducteurs centraux consistent en la soudure de l'extrémité amincie d'un des conducteurs centraux dans une cavité percée dans l'extrémité de l'autre conducteur central. 6. P positif de liaison selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que, à chaque extrémité dudit fourreau (13), sont prévues des bagues intérieures en un matériau plastique souple qui, par compression entre le fourreau et la surface extérieure des câbles, assurent l'étanchéité dudit dispositif. 7. Dispositif de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit manchon (10) est métallique. 8. Procédé de liaison coaxiale hyperfréquence pour la réalisation d'un dispositif de liaison entre. deux cables coaxiaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit procédé consiste à - dénuder le conducteur central (40, 50) des deux câbles sur une longueur légèrement inférieure à la demi-longueur de ladite ferrule (30) et le conducteur extérieur (42, 52) desdits câbles sur toute la longueur couverte par ladite tresse (11) lorsque le dispositif est assemblé - introduire sur l'un des deux câbles (4, 5) l'ensemble (1) constitué par ladite tresse auto-soudable (11), ledit manchon (10) et ledit fourreau en matériau thermo-rétractable (13) préassemblés - souder lesdits conducteurs centraux (40, 50) dans ladite ferrule (30) - assembler ladite pièce diélectrique (2) d'adaptation et de centrage présentée sous forme de deux demi-coquilles sur ladite ferrule (30), de préférence par collage - faire coulisser sur les câbles (4,5) ledit ensemble préassemblé, Jusqu a ce que ledit manchon soit centré sur ladite pièce (2) - chauffer ledit ensemble à une tempérsture. suffisante pour obtenir la fusion de !a soudure imprégnant la tresse auto-soudable - refroidir l'ensemble pour obtenir la soudure de ladite tresse aux conducteurs extérieurs des câbles et la rétraction dudit fourreau sur la tresse et les extrémités desdits câbles. 9. Procédé selon la revendication 8. caractérisé en ce qu'il est prévu en outre deux bagues (12) de réserve de soudure disposées autour des deux extrémités de ladite tresse (11) dans ledit ensemble (1) préassemblé.