Brevet FR2665311A1 — publié le 19920131

Dispositif de transmission radioélectrique à câbles rayonnants La présente invention porte sur les systèmes de transmission radioélectrique utilisant des câbles rayonnants comme éléments de transmission de signaux haute fréquence entre un émetteur et un5 récepteur. Les câbles rayonnants sont des câbles coaxiaux pourvus d'ouvertures calibrées sur leur gaine extérieure Ces ouvertures confèrent aux câbles des propriétés de rayonnement radioélectrique, en produisant un champ radioélectrique haute fréquence au voisinage du10 câble, sur sa longueur Le diagramme de rayonnement est quasi omnidirectionnel dans le plan transversal du câble L'énergie rayonnée et l'énergie véhiculée sont dans un rapport quasi constant, lorsque le câble est à structure homogène, sur la longueur du câble. Ces câbles rayonnants sont utilisés pour des transmissions bilatérales entre un dispositif émetteur et un dispositif récepteur, avec l'un de ces dispositifs fixe et l'autre mobile, sur un véhicule ou une personne par exemple Ils sont utilisés notamment dans les tunnels, les galeries de mine, mais également le long de voies de chemin de fer ou de quais, ainsi que dans des zones à périmètre surveillé, pour une transmission de signaux convenables entre un dispositif émetteur-récepteur fixe et un dispositif récepteur-émetteur mobile. Dans les dispositifs connus, le câble coaxial rayonnant est d'impédance caractéristique nominale Zo égale à celle des dispositifs émetteur et récepteur associés Typiquement cette impédance caractéristique nominale Zo est de 50 ohms ou 75 ohms. L'énergie véhiculée dans le câble et donc l'énergie rayonnée décroissent le long du câble à cause de l'affaiblissement linéique, au fur et à mesure de l'accroissement de la distance de transmission30 depuis le dispositif émetteur Pour un niveau d'émission donné, choisi pour un seuil maximal de réception fixé, et pour un seuil minimal de réception et un rapport signal/bruit également donnés, les limites de portée du câble dépendent essentiellement de sa caractéristique d'affaiblissement linéique.35 Pour l'augmentation de portée radioélectrique des dispositifs de -2transmission par câble rayonnant, une solution connue et utilisée consiste à adopter deux câbles rayonnants disposés symétriquement et alimentés au travers d'un coupleur 3 d B par un dispositif émetteur de niveau alors doublé Cette configuration permet de doubler la portée5 radioélectrique, en conservant inchangés les seuils maximal et minimal de réception liés à la dynamique de fonctionnement des dispositifs récepteurs Par contre, le coupleur 3 d B exige un réseau d'adaptation d'impédance relativement complexe, réalisé notamment par anneau hybride, lignes couplées en mode différentiel ou en mode commun,10 transformateur de Chebyshev, binominal, diviseur de puissance WILKINSON ou répartiteur 2 directions, pour une transmission bilatérale possible dans différentes bandes de fréquence Il conduit à des pertes d'insertion importantes et/ou à une limitation des bandes passantes Typiquement les bandes passantes obtenues sont de l'ordre15 d'une octave, de 450 à 900 M Hz par exemple, pour éviter des pertes d'insertion trop importantes et donc inadmissibles. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en permettant d'obtenir une transmission radioélectrique longue portée, avec une large bande passante ne dépendant essentiellement que des20 caractéristiques des câbles rayonnants et des dispositifs d'émission et réception, ainsi qu'un rendement énergétique amélioré. Elle permet en outre une diminution du coût de réalisation du dispositif de transmission radioélectrique. La présente invention a pour objet un dispositif de transmission radioélectrique par câbles coaxiaux rayonnants, comportant deux câbles coaxiaux rayonnants alimentés symétriquement par un dispositif émetteurrécepteur à travers un circuit de couplage, caractérisé en ce que lesdits câbles coaxiaux sont d'impédance caractéristique nominale 2 Zo fixée à deux fois celle Zo dudit dispositif émetteur-récepteur et en ce que ledit circuit de couplage est une jonction constituée par un premier tronçon de ligne coaxiale, d'impédance caractéristique nominale Zo, se divisant à une première de ses extrémités en deux deuxièmes tronçons de ligne coaxiale en parallèle, chacune d'impédance caractéristique nominale double, 2 Zo, de celle du premier tronçon, en35 y définissant un point de dérivation, la deuxième extrémité dudit -3- premier tronçon de ligne étant raccordée audit dispositif émetteur- récepteur, et les extrémités des deuxièmes tronçons de ligne à l'un et l'autre desdits câbles respectivement. Selon une autre caractéristique ladite jonction définit une jonction en Té équipée de connecteurs coaxiaux aux extrémités de ses branches. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description faite ci-après d'un exemple de réalisation illustré dans la figure unique du dessin joint. Cette figure unique montre schématiquement un dispositif de transmission radioélectrique selon la présente invention. Le dispositif comporte deux câbles coaxiaux rayonnants 1 et 2 raccordés symétriquement à une jonction 3 elle même raccordée par ailleurs à un dispositif émetteur-récepteur 4. Dans ce dispositif de transmission radioélectrique, l'un et l'autre des deux câbles coaxiaux 1 et 2 sont d'impédance caractéristique nominale notée 2 Zo fixée à deux fois celle Zo du dispositif émetteur-récepteur 4 Leur impédance caractéristique nominale est de préférence de 100 ohms, avec Zo = 50 ohms. La jonction 3 est quant à elle constituée par un premier tronçon de ligne coaxiale 5, d'impédance caractéristique nominale fixée à Zo, qui se divise, à l'une de ses extrémités en deux deuxièmes tronçons de ligne coaxiale, en parallèle, 6 et 7, chacun d'impédance caractéristique nominale fixée à 2 Zo Elle définit une jonction25 coaxiale en T Le point de dérivation, noté 10, défini entre ce premier tronçon et les deux deuxièmes tronçons est d'impédance caractéristique Zo, répondant à l'équation fondamentale des circuits en parallèle: 1 = 1 + 1,soit Z = Zo. J Z 2 Zo 2 Zo Les trois extrémités respectives de ces premier et deuxièmes tronçons de ligne sont pourvues chacune d'un connecteur coaxial 15, 16 ou 17 selon le tronçon considéré Le connecteur 15 est d'impédance35 caractéristique Zo; il permet le raccordement du tronçon de ligne 5 -4- au dispositif émetteur-récepteur 4, par un connecteur coaxial complémentaire 14 de ce dispositif Les connecteurs 16 et 17 sont l'un et l'autre d'impédance caractéristique 2 Zo; ils permettent le raccordement des deuxièmes tronçons de ligne 6 et 7 aux deux câbles5 rayonnants 1 et 2, respectivement, par un connecteur coaxial complémentaire Il et 12 à l'une des extrémités de chaque tronçon. Les deux câbles coaxiaux 1 et 2 ont par ailleurs leur autre extrémité fermée sur leur impédance caractéristique 2 Zo, comme illustré.10 La jonction 3 constitue un Té d'alimentation symétrique des deux câbles à partir du dispositif émetteur-récepteur raccordé à la branche transversale du Té. Elle est réalisée par des microbandes conductrices formées sur des substrats diélectriques, les unes mises en sandwich entre deux substrats et raccordées en T et les autres sur les faces extérieures des substrats et mises à la masse Les connecteurs de la jonction ont leur conducteur central relié à l'extrémité de la branche correspondante du Té et leur gaine extérieure aux microbandes mises à la masse. Cette jonction peut également être réalisée par deux fentes cylindriques définissant un Té dans un bloc métallique mis à la masse, qui reçoivent chacun un conducteur axial, isolé du bloc et de diamètre calibré en fonction de celui de la fente concernée Les conducteurs dans ces deux fentes sont raccordés l'un à l'autre à la jonction des25 fentes et raccordés au conducteur central des connecteurs individuels montés aux extrémités des fentes du Té. Cette jonction 3 peut être réalisée en ayant de très petites dimensions, pour présenter des pertes d'insertion très faibles et quasi- négligeables Les limites de fonctionnement du dispositif30 dépendent exclusivement des caractéristiques des câbles coaxiaux et des caractéristiques du dispositif émetteur-récepteur et de celui complémentaire récepteur-émetteur qui lui est couplé par l'un ou l'autre des câbles rayonnants Le dispositif permet d'obtenir une bande passante très large, typiquement du continu à 3 G Hz.35 En outre, la jonction réalisée de petites dimensions est - également de coût et d'encombrement inférieurs à ceux des coupleurs des dispositifs connus. -6- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de transmission radioélectrique par câbles coaxiaux rayonnants, comportant deux câbles coaxiaux rayonnants alimentés symétriquement par un dispositif émetteur-récepteur à travers un5 circuit de couplage, caractérisé en ce que lesdits câbles coaxiaux ( 1, 2) sont d'impédance caractéristique nominale 2 Zo fixée à deux fois celle Zo dudit dispositif émetteur-récepteur ( 4) et en ce que ledit circuit de couplage ( 3) est une jonction ( 3) constituée par un premier tronçon de ligne coaxiale ( 5), d'impédance caractéristique nominale10 Zo, se divisant à une première de ses extrémités en deux deuxièmes tronçons de ligne coaxiale ( 6, 7) en parallèle, chacune d'impédance caractéristique nominale double, 2 Zo, de celle du premier tronçon, en y définissant un point de dérivation ( 10), la deuxième extrémité dudit premier tronçon de ligne étant raccordée audit dispositif15 émetteur- récepteur, et les extrémités des deuxièmes tronçons de ligne à l'un et l'autre desdits câbles respectivement. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite jonction ( 3) définit une jonction en Té, avec ledit premier tronçon de ligne ( 5) équipé d'un premier connecteur coaxial ( 15), de même20 impédance que celle de ce premier tronçon, et chacun des deuxièmes tronçons ( 6, 7) équipé d'un deuxième connecteur coaxial ( 16, 17) de même impédance que celle de chacun de ces deuxièmes tronçons, pour le raccordement de la jonction audit dispositif émetteur-récepteur et aux deux câbles coaxiaux équipés de connecteurs individuels25 complémentaires correspondants ( 14, 11, 12). 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite jonction ( 3) est réalisée par des microbandes conductrices formées sur un diélectrique, en étant pour les unes raccordées en T et pour les autres isolées des précédentes et mises à la masse.30 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite jonction ( 3) est réalisée par deux fentes cylindriques définissant un Té dans un bloc métallique mis à la masse et deux conducteurs axiaux dans ces fentes, isolés du bloc et raccordés l'un à l'autre à la jonction des fentes.35