Brevet FR2762133A1 — publié le 19981016

Fil conducteur, câble le contenant, et appareil pour sa fabrication La présente invention concerne un fil conducteur contenant un conducteur massif, un câble de transmission de signaux à haut débit contenant plusieurs paires de fils conducteurs, et un appareil de fabrication d'un tel fil conducteur. On connaît déjà des câbles plats utilisés en informatique sous forme d'une nappe constituée de matière plastique dans laquelle sont enrobés plusieurs conducteurs parallèles. Ces câbles sont fabriqués par extrusion de la matière plastique d'enrobage simultanément autour de tous les conducteurs. Parfois, la matière plastique d'enrobage est appliquée sur des conducteurs déjà isolés. On observe que les conducteurs sont relativement mal centrés, car il est très difficile de réaliser un positionnement précis de tous les conducteurs dans une telle nappe extrudée. En conséquence, ces câbles ne peuvent être utilisés que sur une faible longueur, qui ne dépasse pas quelques dizaines de centimètres, et à des fréquences relativement faibles, en général de l'ordre de quelques kilohertz mais pratiquement toujours inférieures à 10 MHz. Cependant, on préfère utiliser ces câbles plats lorsque leur utilisation est possible, car la disposition régulière des conducteurs permet l'utilisation d'une connectique autodénudante simple dont la mise en place est très rapide. On connaît aussi, d'après le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 663 739, un câble plat dans lequel le positionnement des fils conducteurs les uns par rapport aux autres peut être meilleur. Selon ce document, un profilé est réalisé avec des nervures qui délimitent des gorges. La surface des gorges et des profilés est revêtue d'un organe conducteur de masse, et des fils conducteurs isolés sont logés dans les gorges. Les gorges sont ensuite fermées, de préférence par un organe conducteur supplémentaire. Ainsi, chaque fil conducteur peut être considéré comme blindé séparément. Un tel câble plat, qui peut être utilisé avec une connectique autodénudante simple, présente cependant un inconvénient. En effet, si le blindage des fils conducteurs séparés permet une réduction de la diaphonie grâce à la protection électromagnétique obtenue, il existe un effet capacitif entre les conducteurs lorsque ceux- ci sont mal centrés dans leur isolant. On décrit en détail cet inconvénient car il limite les fréquences auxquelles le câble plat peut être utilisé. Dans ce câble plat, il existe une capacité entre chaque conducteur et le revêtement de masse formé sur les gorges et les nervures. Si tous les conducteurs étaient bien équidistants de ce plan de masse, il n'existerait pas d'effet capacitif de déséquilibre entre les conducteurs. Par contre, comme les conducteurs sont toujours localement plus ou moins décentrés dans leur propre isolant, ils présentent des effets capacitifs différents d'un conducteur à un autre par rapport à un plan de masse. Il apparaît alors un phénomène de diaphonie. On connaît aussi, pour la réalisation des réseaux locaux, l'utilisation de câbles torsadés ayant plusieurs paires de fils conducteurs. Ces câbles évitent la diaphonie dont la cause principale est constituée par les déséquilibres capacitifs entre les conducteurs de paires différentes, les conducteurs et la masse. Les déséquilibres capacitifs sont réduits par l'effet des torsades qui donnent une symétrie. Cependant, ces câbles torsadés présentent un inconvénient très important parce qu'ils ne permettent pas l'utilisation d'une connectique autodénudante, si bien que les coûts de raccordement et de pose de ces câbles sont du même ordre de grandeur que le coût des câbles et de leur connectique. En outre, la pose de ces câbles torsadés est peu commode en apparent le long des cloisons parce qu'ils ont une grande épaisseur. L'invention a pour objet de permettre l'utilisation de câbles plats pour la réalisation de réseaux locaux ayant de grandes longueurs, de l'ordre de 100 m, avec des débits élevés, à des fréquences pouvant atteindre 100 MHz. A cet effet, l'invention met en oeuvre des moyens qui réduisent les effets capacitifs des câbles plats blindés, d'une part, par retordage de chaque conducteur massif et, d'autre part, par association des fils conducteurs de chaque paire afin qu'ils soient plus proches l'un de l'autre que des fils conducteurs des autres paires. Plus précisément, les effets capacitifs présentés par chaque conducteur par rapport au plan de masse sont compensés par utilisation de conducteurs retordus chacun sur lui-même. Ensuite, les effets de diaphonie entre les conducteurs des paires différentes sont réduits par plus grand rapprochement des conducteurs d'une même paire que des conducteurs appartenant à des paires différentes. Plus précisément, l'invention concerne un fil conducteur, comportant un conducteur massif et un isolant, le fil étant destiné à la transmission de signaux à hautes fréquences; selon l'invention, le conducteur est retordu sur lui-même avec un pas très inférieur à la longueur d'onde qui correspond à la fréquence des signaux transmis. Lorsque le fil est destiné à la transmission de signaux dont la fréquence est de l'ordre de 100 MHz ou moins, le pas de torsion est avantageusement compris entre 10 et mm. Dans un mode de réalisation avantageux, le pas de torsion varie sur la longueur du fil conducteur, mais il est toujours compris entre 10 et 50 mm. L'invention concerne aussi un câble destiné à transmettre des signaux à haut débit et comportant au moins une paire de fils conducteurs ayant chacun un conducteur et un isolant, du type qui comprend un profilé ayant au moins une gorge délimitée par des nervures, un organe conducteur de masse placé au moins à la surface de le gorge, et au moins un fil conducteur placé dans la gorge; selon l'invention, chaque fil conducteur placé dans la gorge est un fil conducteur selon l'un des paragraphes précédents. Dans un mode de réalisation, le câble comporte au moins deux paires de fils conducteurs ayant chacun un conducteur et un isolant, le profilé délimite des gorges parallèles séparées par des nervures, un organe conducteur de masse est placé au moins à la surface de chaque gorge, les deux fils conducteurs d'une paire sont placés dans une même gorge, et tous les conducteurs de tous les fils placés dans les gorges sont coplanaires. Dans un exemple de réalisation, l'organe conducteur de masse est un ruban métallisé entourant chaque paire. Dans un autre exemple de réalisation, l'organe conducteur de masse est un revêtement de la surface des gorges et des nervures, par exemple formé par galvanoplastie. Dans une application du câble, celui-ci est muni d'un s connecteur à contacts autodénudants, comprenant deux contacts autodénudants par paire, et le connecteur est tel que l'espacement des deux contacts autodénudants destinés à une paire est inférieur à la moitié de l'espacement des fils conducteurs de paires différentes. L'invention concerne aussi un appareil de fabrication d'un fil conducteur tel que défini précédemment, qui comprend un dispositif de torsion destiné à faire tourner le conducteur sur lui-même lorsqu'il avance de manière qu'il ait un pas de torsion compris entre 10 et 50 mm. Il est avantageux que le dispositif de torsion ait une action variable de torsion telle que le conducteur retordu a un pas de torsion qui varie sur sa longueur, mais qui est toujours compris entre 10 et 50 mm. Dans un mode de réalisation, le dispositif de torsion est d'un type qui provoque la torsion du conducteur sur lui- même avant et après l'application de l'isolant. Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de torsion est d'un type qui assure la torsion du conducteur uniquement lorsqu'il est déjà muni de son isolant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un profilé métallisé contenant des fils conducteurs faisant partie d'un câble selon l'invention; la figure 2 représente un câble terminé réalisé avec le profilé de la figure 1; la figure 3 représente une variante de profilé qui peut être utilisé dans un câble selon l'invention; et la figure 4 représente un détail de réalisation d'une variante de l'invention. On considère d'abord les phénomènes capacitifs entre conducteurs. Lorsqu'un conducteur est placé à une certaine distance d'un plan de masse, il existe une capacité entre le conducteur et le plan de masse. Lorsque plusieurs conducteurs sont placés à des distances différentes d'un plan de masse et transmettent des signaux, les capacités formées par chaque conducteur et le plan de masse se chargent. Lorsque les capacités de différents conducteurs ne sont pas les mêmes, il apparaît un déséquilibre par rapport à la masse, et ce déséquilibre crée une diaphonie dite "par troisième circuit"; les déséquilibres capacitifs de chacune des paires par rapport à la masse créent un couplage entre elles par l'intermédiaire de cette masse. Lors de la circulation de signaux à hautes fréquences, ce phénomène de diaphonie perturbe les signaux des différents conducteurs. Par contre, si toutes les capacités sont identiques, leurs déséquilibres se compensent et aucune diaphonie n'a tendance à s'établir entre des conducteurs voisins. Il est donc important, pour réduire les déséquilibres capacitifs provoquant une diaphonie et pour pouvoir utiliser des fréquences élevées auxquelles ces effets sont importants et qui peuvent atteindre par exemple 100 MHz, d'obtenir des capacités aussi égales que possible. On sait déjà utiliser des matières très homogènes et des diamètres très réguliers pour l'isolant des fils conducteurs. Cependant, il n'est pas possible d'obtenir un centrage parfait du conducteur à l'intérieur de son isolant. L'invention permet de remédier à cet inconvénient par utilisation d'une torsion de chaque conducteur séparé de manière que, par un effet de symétrie, le conducteur soit, en moyenne sur une certaine distance, parfaitement centré dans son isolant. De cette manière, compte tenu du diamètre bien constant des différents conducteurs, la distance moyenne entre un conducteur et un plan de masse peut être constante sur toute la longueur du fil conducteur, et les capacités formées par chaque conducteur avec le plan de masse ont une même valeur, si bien que les phénomènes de diaphonie de type capacitif sont supprimés ou au moins considérablement réduits. Pour que cette torsion des conducteurs assure la suppression de la plus grande partie au moins des effets capacitifs, il faut que le pas de torsion soit très infé- rieur à la longueur d'onde aux fréquences utilisées. Par exemple, pour la transmission de signaux dont la fréquence atteint 100 MHz, il faut un pas de torsion inférieur à mm. En conséquence, selon une caractéristique essentielle de l'invention, le conducteur a subi une torsion. Dans un mode de réalisation, cette torsion est introduite au moment o le conducteur est fabriqué. Cependant, compte tenu des vitesses élevées du conducteur dans les installations industrielles de fabrication, il est difficile de réaliser une telle torsion. Dans un autre mode de réalisation, la torsion est donnée au fil conducteur, ayant déjà l'isolant, par exemple à l'entrée d'une machine de pose des fils conducteurs dans un profilé de câble selon l'invention. Le conducteur est de préférence formé de cuivre, ayant un diamètre de 0, 5 à 0,65 mm de préférence, et le fil conducteur, comprenant l'isolant, a un diamètre de 1,2 à 2 mm, l'isolant étant constitué par exemple de polyéthylène massif ou cellulaire ou de tout autre matériau possédant une faible constante diélectrique (inférieure à 3,5) et un angle de perte inférieur à 0,01 à MHz. La figure 1 représente un profilé 10, par exemple formé de chlorure de polyvinyle extrudé, qui délimite des nervures 12 entre lesquelles sont formées des gorges 14 destinées à loger chacune deux fils conducteurs. Dans un mode de réalisation, le profilé comporte quatre gorges destinées à loger quatre paires de fils. Cependant, il peut comprendre un nombre quelconque de gorges, et donc de paires, un câble pour réseau local pouvant en comprendre deux par exemple. De préférence, les gorges 14 comprennent un revêtement conducteur 16 qui peut être formé d'une feuille rapportée d'aluminium, ou d'une métallisation réalisée par exemple par galvanoplastie avec une encre conductrice ou par métallisation sous vide. Une feuille métallique ou de polyester métallisé 18 est placée sur les fils conducteurs si bien que ceux-ci sont blindés. Une gaine 22 entoure le profilé et les fils conducteurs. L'épaisseur totale du câble est de 2 à 3 mm dans l'exemple consideré. On note sur les figures 1 et 2 que, dans un mode de réalisation avantageux, les deux fils conducteurs de chaque paire sont regroupés dans une seule gorge. De préférence, la largeur de la gorge est telle que les deux fils de la paire sont serrés l'un contre l'autre. Les conducteurs peuvent avoir un pas qui varie sur leur longueur; de cette manière, lorsque deux fils conducteurs sont juxtaposés dans une gorge, les conducteurs des deux gorges ne peuvent pas reproduire périodiquement une même disposition qui pourrait supprimer l'effet de symétrie obtenu entre les deux conducteurs de la paire. De cette manière, à chaque emplacement de la longueur du câble, les deux conducteurs de chaque paire ont un pas différent. Sur la figure 3, on a représenté, dans le cas d'un câble à deux paires seulement, des nervures ayant des saillies en surplomb dans les gorges et permettant une meilleure retenue des fils conducteurs. Sur la figure 4, on a indiqué que chaque paire de fils conducteurs pouvait être revêtue d'un ruban conducteur 24, par exemple de polyester métallisé par de l'aluminium, formant un organe conducteur de masse, si bien que la feuille d'aluminium ou la métallisation 16 d'une part, et la feuille métallique ou de polyester métallisé 18 d'autre part ne sont plus nécessaires. Les câbles plats selon l'invention présentent l'avantage, donné par tous les câbles plats, de pouvoir être connectés par une connectique à contacts autodénudants qui ne nécessite qu'un temps très court pour la connexion des divers appareils et accessoires connectés. En outre, lorsque le câble a la disposition représentée sur la figure 1, c'est-à-dire lorsque les deux fils conducteurs d'une paire sont plus proches que ceux de paires adjacentes, les contacts autodénudants destinés à venir coopérer avec les deux fils conducteurs d'une paire sont plus proches que les contacts qui coopèrent avec les fils conducteurs de paires adjacentes. De cette manière, les phénomènes de diaphonie au niveau de la connectique peuvent encore être réduits. Le câble plat selon l'invention, lorsqu'il a les caractéristiques indiquées précédemment, peut être utilisé pour l'installation de réseaux locaux conformes aux spécifications des réseaux de classe D suivant les normes ISO/CEI 11801 et EN 50173, c'est- à-dire utilisables sur des distances de l'ordre de 100 m à des fréquences de 100 MHz. Les principaux avantages du câble selon l'invention par rapport aux câbles torsadés actuellement utilisés dans l'application considérée sont 1) qu'il n'est pas nécessaire de connecter un à un les fils conducteurs, puisque des connecteurs autodénudants permettent une connexion presque instantanée par une main d'oeuvre peu qualifiée, si bien que le coût de main d'oeuvre qualifiée est considérablement réduit, et 2) qu'il est possible de disposer le câble à plat contre les murs et cloisons d'une manière commode et esthétique, par exemple par collage, avec un faible encombrement en épaisseur. Bien qu'on ait décrit l'application du fil conducteur selon l'invention à un câble plat pour réseaux locaux, ce fil convient à d'autres applications dans lesquelles la l1 capacité créée entre un conducteur et un organe de masse doit être constante. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé- ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Fil conducteur, comportant un conducteur massif et un isolant, le fil étant destiné à la transmission de signaux à hautes fréquences, caractérisé en ce que le conducteur est retordu sur lui-même avec un pas très inférieur à la longueur d'onde qui correspond à la fréquence des signaux transmis. 2. Fil conducteur selon la revendication 1 destiné à la transmission de signaux dont la fréquence est de l'ordre de 100 MHz ou moins, caractérisé en ce qu'il a un pas de torsion compris entre 10 et 50 mm. 3. Fil conducteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le pas de torsion varie sur la longueur du fil conducteur, mais il est toujours compris entre 10 et 50 mm. 4. Câble destiné à transmettre des signaux à haut débit et comportant au moins une paire de fils conducteurs (20) ayant chacun un conducteur et un isolant, du type qui comprend un profilé (10) ayant au moins une gorge (14) délimitée par des nervures (12), un organe conducteur de masse (16) placé au moins à la surface de le gorge, et au moins un fil conducteur (20) placé dans la gorge, caractérisé en ce que chaque fil conducteur (20) placé dans la gorge est un fil conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes. 5. Câble selon la revendication 4, comportant au moins deux paires de fils conducteurs (20) ayant chacun un conducteur et un isolant, caractérisé en ce que le profilé (10) délimite des gorges parallèles (14) séparées par des nervures (12), un organe conducteur de masse (16) est placé au moins à la surface de chaque gorge, les deux fils conducteurs (20) d'une paire sont placés dans une même gorge (14), et tous les conducteurs de tous les fils placés dans les gorges (14) sont coplanaires. 6. Câble selon l'une des revendications 4 et 5, carac- térisé en ce que l'organe conducteur de masse (24) est un ruban métallisé entourant chaque paire. 7. Câble selon l'une des revendications 4 et 5, carac- térisé en ce que l'organe conducteur de masse (16) est un revêtement de la surface des gorges et des nervures. 8. Câble selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, comportant au moins deux paires de fils conducteurs et muni à une extrémité au moins d'un connecteur à contacts autodénudants, comprenant deux contacts autodénudants par paire, caractérisé en ce que l'espacement des deux contacts autodénudants destinés à l'une des paires est inférieur à la moitié de l'espacement des fils conducteurs de paires différentes. 9. Appareil de fabrication d'un fil conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de torsion destiné à faire tourner le conducteur sur lui-même lorsqu'il avance de manière qu'il ait un pas de torsion compris entre 10 et mm. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de torsion est un dispositif qui assure la torsion du conducteur lorsqu'il est déjà muni de son isolant.