Brevet FR2793593A1 — publié le 20001117

La présente invention a pour objet un câble blindé passe-bas. Un câble de transmission électrique a pour but de véhiculer les signaux à l'intérieur d'un système électrique ou électronique ou entre deux systèmes de ce type dans un large domaine de fréquence de ces signaux. Un câble de transmission passe-bas présente une bande passante de basse fréquence c'est-à-dire qu'il ne laisse se propager que des signaux dont la fréquence est inférieure à une certaine limite appelée fréquence de coupure du câble. Selon la norme américaine MIL-C-85 485 la fréquence de coupure est définie comme étant celle pour laquelle l'atténuation est égale à 4,3 dB par mètre. On connaît déjà des câbles blindés passe-bas dans lesquels on réalise en plus du blindage habituel par tresse métallique une couche intermédiaire d'absorption magnétique qui dans ces câbles connus est réalisée à base de ferrite. De tels câbles passe-bas présentent une fréquence de coupure de l'ordre de 100 MHz au sens mentionné ci- dessus. Une telle fréquence de coupure est considérée comme admissible pour un certain nombre d'applications. Cependant, lorsque l'on veut avoir une transmission du signal utile sans que celui-ci soit affecté par des perturbations conduites par le câble ou résultant de rayonnement extérieur d'une meilleure qualité, il serait souhaitable de disposer de câbles blindés passe-bas présentant une présence de coupure sensiblement plus faible par exemple au plus égal à quelques dizaines de M Hz. II va de soi que cette présence de coupure doit être adaptée à la fréquence maximale des signaux électriques qui doivent transiter par le câble. De toute manière il est souhaitable de disposer de câbles dont la fréquence de coupure est très sensiblement inférieure à 100 MHz, fréquence de coupure que l'on obtient avec les câbles blindés passe-bas de l'état de la technique. Un objet de la présente invention est de fournir un câble blindé passe-bas dont la fréquence de coupure, c'est-à-dire la fréquence correspondant à une atténuation de 4,3 dB par mètre est sensiblement inférieure à 100 MHz, typiquement inférieure ou égale à 20 MHz. Un autre objet de l'invention est de fournir un câble de ce type dans lequel l'impédance de transfert Zt du câble ne croisse pas fortement avec la fréquence du signal transmis pour assurer une protection efficace contre les interférences électromagnétiques. Pour atteindre ces deux objets selon l'invention, le câble blindé passe-bas se caractérise en ce qu'il comprend successivement depuis son centre vers sa périphérie - une âme conductrice - une première couche diélectrique - une couche d'absorption magnétique en un alliage métallique amorphe ferromagnétique - une couche de blindage métallique, et - une gaine isolante. De préférence, l'alliage métallique amorphe constituant la couche d'absorption a comme composition pondérale 1 à 15 % de manganèse, 0 à 2 % de fer, 0 à 1 % de nickel, le reste étant du cobalt. Grâce à la présence de la couche d'absorption magnétique réalisée en un alliage métallique amorphe ferromagnétique ayant de préférence la composition indiquée ci-dessus, on obtient effectivement, simultanément, un abaissement de la fréquence de coupure à une valeur inférieure ou égale à 20 MHz pour une atténuation de 4,3 dBlm et une diminution de l'augmentation de l'impédance de transfert pour les fréquences élevées. De préférence encore, l'alliage métallique amorphe a la composition pondérale suivante : 2 à 10 % de manganèse, 0,5 à 1,5 % de fer, 0,05 à 0,5 % de nickel, le reste étant du cobalt. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un câble blindé passe-bas qui permet d'obtenir dans des conditions économiques intéressantes un câble blindé passe-bas présentant les caractéristiques énoncées ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles la figure 1 est une vue en perspective partiellement arrachée d'un câble blindé passe-bas; la figure 2 est une vue en coupe transversale du câble de la figure 1 ; la figure 3 représente des courbes qui montrent l'atténuation du câble correspondant à l'exemple 1 en fonction de la fréquence ; la figure 4 est une vue similaire pour le câble de l'exemple 2 ; la figure 5 montre des courbes donnant les variations d'impédance de transfert en fonction de la fréquence pour les quatre exemples de câbles correspondant à l'exemple 6 ; et les figures 6A à 6D montrent des courbes représentant l'efficacité de blindage en fonction de la fréquence pour les quatre câbles définis dans l'exemple 6. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, on va décrire la structure générale du câble. Le câble est constitué tout d'abord d'une âme conductrice 10 qui peut être constitué bien sûr par plusieurs brins conducteurs par exemple en cuivre argenté. Cette âme conductrice peut aller de AWG08 à AWG26. Autour de l'âme conductrice 10, on trouve une première couche de matériau diélectrique 12. Sur la première couche diélectrique 12 est réalisée selon une caractéristique essentielle de l'invention une couche 14 d'absorption magnétique. On trouve ensuite une deuxième couche 16 de matériau diélectrique puis une tresse métallique de blindage 18 de type standard et enfin une gaine externe isolante 20. Sur la figure 2, on a repéré de D1 à D6 les diamètres externes de ces différentes couches. II faut dès à présent mentionner que selon certains modes de réalisation, le câble peut ne pas comporter la deuxième couche de diélectrique 16 interposée entre la couche d'absorption magnétique 14 et la tresse de blindage 18. En variante, l'âme conductrice 10 pourrait être constituée par plusieurs éléments conducteurs, chaque élément conducteur étant entouré par sa propre isolation en matériau diélectrique. Ces éléments conducteurs sont de préférence torsadés. La première couche en matériau diélectrique 12 est alors, dans ce cas, constituée par les différentes isolations. La couche d'absorption magnétique est réalisée autour de l'ensemble constitué par les différents éléments conducteurs isolés. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la couche absorbante magnétique est réalisée en un alliage métallique amorphe ferromagnétique. Cette caractéristique permet comme on l'a déjà expliqué succinctement et comme cela sera démontré par référence aux courbes d'obtenir une diminution très sensible de la fréquence de coupure correspondant à l'atténuation de 4,3 dBlm ce qui permet donc d'obtenir une transmission du signal utile dans des conditions très améliorées puisqu'on obtient ainsi un filtrage des fréquences non utiles induites ou rayonnées, ainsi qu'une amélioration sensible de l'impédance de transfert. De préférence, le matériau constitué par l'alliage amorphe métallique ferromagnétique est du type suivant en composition pondérale de 1 à 15 % de manganèse, de 0 à 2 % de fer, de 0 à 1 % de nickel, le reste étant du cobalt. Selon une composition encore préférée, la teneur pondérale en manganèse est comprise entre 2 et 10 %, la teneur pondérale en fer est comprise entre 0,5 et 1,5 % et la teneur en nickel est comprise entre 0,05 et 0,5 %, le reste étant du cobalt. On comprend que dans cet alliage, c'est le cobalt et le manganèse qui remplissent essentiellement la fonction d'absorption magnétique, le fer et le nickel ayant essentiellement pour but de réaliser un liant afin d'obtenir la structure métallique amorphe. La couche d'absorption est obtenue par guipage de micro-fils réalisés avec l'alliage métallique amorphe, présentant un diamètre compris entre 9 microns et 22 microns et de préférence recouverts individuellement de verre. La couche ainsi obtenue a, de préférence, une épaisseur comprise entre 50 et 150 microns. On va maintenant décrire plusieurs exemples de réalisation du câble blindé passe-bas selon l'invention. Exemple 1 Un premier câble a été réalisé selon les caractéristiques définies dans le tableau ci-dessous. On utilise pour la réalisation de la couche d'absorption magnétique un faisceau de 32 micro-fils réalisés avec un alliage ayant la composition suivante manganèse 7 %, fer 0,9 %, nickel 0,2 %, le reste étant du cobalt. Cette couche d'absorption magnétique est obtenue par guipage d'un cordon constitué par le faisceau des 32 micro fils. On obtient une couche de micro-fils sensiblement jointive. Le pas de guipage est de 1 mm. La mesure d'atténuation du câble montrée par la figure 3 montre que pour une atténuation de 4,3 dBlm la fréquence de coupure est de 20 MHz, ce qui est très inférieure à la fréquence de coupure de 100 MHz de l'état de la technique. Composant Matériaux Mise en oeuvre Conducteur D1 = 0.76 mm Cu argenté AWG22 Diélectrique D2 = 0.88 mm FEP Extrusion Couche d'absorption D3 = 1.00 mm Faisceau 32 micro-fils Guipage Tresse de blindage D5 = 1.55 mm Cu argenté O = 0.102 mm Tressage Gaine D6 = 2.00 mm FEP Extrusion Plus généralement, le faisceau comprend 30 à 35 micro-fils et le pas de guidage est compris entre 0,25 mm et 1,1 mm. Exemple 2 On a réalisé un autre câble en adoptant les mêmes techniques de fabrication que dans l'exemple 1 et la même structure pour le câble. La différence réside dans le fait que le pas de guipage des micro-fils en matériau métallique amorphe ferromagnétique est de 0,3 mm au lieu de 1 mm. Comme le montre la figure 4, le câble présente une fréquence de coupure qui est encore abaissée pour l'atténuation de 4,3 dBlm puisque cette fréquence est de l'ordre de 3 MHz. Exemple 3 On a réalisé un troisième câble qui ne diffère des exemples précédents que par le fait que le diamètre D3 de la couche d'absorption est de 1,10 mm au lieu de 1 mm, c'est-à-dire que les micro fils ont un diamètre de l'ordre de 20 microns. Les autres paramètres étant inchangés. La mesure d'atténuation de ce câble montre que la fréquence de coupure à 4,3 dBlm est repoussée en dessous de 1 MHz. Un autre câble a été réalisé suivant les spécifications indiquées dans le tableau ci-dessous. On voit que dans ce cas, on a effectivement la présence de la deuxième couche de diélectrique 16 entre la couche absorbante 14 et la tresse de blindage 18. Les résultats sont similaires à ceux obtenus dans le cas de l'exemple 2. Composant Matériaux Mise en oeuvre Conducteur D1 = 0.76 mm Cu argenté AWG22 Diélectrique D2 = 0.88 mm FEP Extrusion Couche d'absorption D3 = 1.00 mm Faisceau 32 micro-fils Guipage Diélectrique D4 = 1.37 mm FEP Extrusion Tresse de blindage D5 = 1.82 mm Cu argenté 0 = 0,102 mm Tressage Gaine D6 = 2.30 mm FEP Extrusion Exemple 5 On a réalisé un autre câble similaire à celui de l'exemple 4, sauf en ce qui concerne le matériau diélectrique servant à réaliser les deux couches de diélectrique et la gaine externe. Le FEP est remplacé par un film composite PTFEIpolyimideIPTFE ou un film composite polyimide/PTFE, Les résultats de la mesure d'atténuation montrent des performances en terme d'atténuation et de fréquence de coupure similaire à celles de l'exemple 2. Composant Matériaux Mise en oeuvre Conducteur D1 = 0.76 mm Cu étamé AWG22 Diélectrique D2 = 0.88 mm Film polyimidel.PTFE Rubanage Couche d'absorption D3 = 1.10 mm Faisceau 32 micro-fils Guipage Diélectrique D4 = 1.35 mm Film polyimidel.PTFE Rubanage Tresse de blindage D5 = 1.80 mm Cu étamé 0 = 0,102 mm Tressage Gaine D6 = 2.30 mm Film polyimide/.PTFE Rubanage Exemple 6 Dans l'exemple suivant, on a réalisé 4 câbles numérotés respectivement 1, 2, 3 et 4 pour montrer l'efficacité en termes d'amélioration de l'impédance de transfert des câbles selon l'invention par rapport au câble de l'état de la technique. Le tableau ci-dessous montre la composition des câbles 1, 2, 3 et 4. Composant Matériaux Câble 1 Câble 2 Câble 3 Câble '4 Conducteur D1 = 0.76 mm Cu argenté AWG22 Diélectrique D2 = 0.88 mm FEP Couche D3 = 1.00 mm FEP ferrite micro-fils 1 micro-fils 2 d'absorption Diélectrique D4 = 1.37 mm FEP Tresse de D5 = 1.82 mm Fil Cu argenté 0.102 mm 16x3 blindage Gaine D6 = 2.30 mm FEP La différence entre les câbles 3 et 4 réside dans la composition chimique des micro-fils utilisés, le premier contenant 0,9 % de Fe et le second 0,6 % de Fe. Le câble 1 ne comporte pas de couche d'absorption magnétique, le câble 2 comporte une couche d'absorption magnétique en ferrite selon l'état de la technique, le câble 3 comporte une couche d'absorption selon l'invention, l'alliage métallique amorphe ferromagnétique est conforme à la composition donnée en liaison avec l'exemple 1 alors que dans le câble 4, l'alliage d'absorption magnétique a une teneur de 0,6 % en fer. La figure 5 montre que l'on obtient une amélioration très sensible de l'impédance de transfert pour les câbles 3 et 4, c'est-à-dire pour les câbles conformes à l'invention. Ces mesures ont été réalisées selon la méthode triaxiale. De plus, les figures 6A à 6D montrent l'efficacité de blindage A exprimée en dBlm en fonction de la fréquence F exprimée en MHz pour les câbles 1 à 4 dans une plage de fréquences élevées de 500 MHz à 2 GHz. La comparaison des figures 6A et 6B d'une part et 6C et 6D d'autre part montre qu'à ces fréquences élevées, l'efficacité de blindage des câbles 3 et 4 conforme à l'invention est bien supérieure (de 10 à 20 dB/m) à celle qu'on obtient avec les câbles 1 et 2 selon l'état de la technique. Ces mesures ont été réalisées selon la technique de chambre réverbérante conforme à la Norme Mil-STD 1344. Exemple 7 On réalise un câble suivant les mêmes caractéristiques que celles de l'exemple 4 mais avec une âme conductrice du type AWG26. Les autres paramètres de construction étant identiques. On obtient des performances similaires au cas des exemples précédents. II en serait de même si l'âme conductrice était du type AWG08. Exemple 8 On a réalisé un câble qui a les mêmes caractéristiques que celui de l'exemple 5 mais en utilisant des micro-fils de composition pondérale suivante manganèse 7 %, fer 0,5 %, nickel 0,4 %, le reste étant du cobalt. Les essais réalisés sur ce câble montrent que la fréquence de coupure correspondant à une atténuation de 4,3 dB/m est la même que dans le cas de l'exemple 2. Selon un procédé préféré de réalisation du câble, au moins la première couche de matériau diélectrique 12 et la deuxième couche en matériau diélectrique 16 lorsqu'elle existe, sont réalisées par extrusion ou rubanage ; et la gaine externe isolante 20 est réalisée par extrusion. REVENDICATIONS 1. Câble blindé passe-bas caractérisé en ce qu'il comprend successivement depuis son centre vers sa périphérie - une âme conductrice (10), - une première couche diélectrique (12), - une couche d'absorption magnétique en un alliage métallique amorphe ferromagnétique (14), - une couche de blindage métallique (18), et - une gaine isolante (20). 2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième couche diélectrique (16) interposée entre la couche absorbante (14) et le blindage (18). 3. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'alliage métallique amorphe a comme composition pondérale 1 à 15 % de manganèse, 0 à 2 % de fer; 0 à 1 % de nickel, le reste étant du cobalt. 4. Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alliage métallique amorphe a la composition pondérale suivante : 2 à 10 % de manganèse, 0,5 à 1,5 % de fer, 0,05 % à 0,5 % de nickel, le reste étant du cobalt. 5. Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alliage métallique amorphe a la composition pondérale suivante environ 7 % de manganèse, environ 0,9 % de fer, environ 0,2 % de nickel, le reste étant du cobalt. 6. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite couche d'absorption magnétique est constituée par des fils dudit matériau métallique amorphe de diamètre compris entre 9 et 22 micromètres. 7. Câble selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque fil de matériau métallique amorphe est revêtu d'une couche de verre. 8. Câble selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ladite couche absorbante est constituée par guipage avec un faisceau qui comprend 30 à 35 desdits fils à un pas compris entre 0,25 mm et 1,1 mm. 9. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la ou lesdites couches diélectriques sont réalisées en FEP ou PTFE. 10. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'âme conductrice (10) est constituée par une pluralité d'éléments conducteurs et en ce que la première couche diélectrique (12) est constituée par une pluralité de revêtements isolants, chaque revêtement recouvrant un desdits éléments conducteurs. 11. Procédé de fabrication d'un câble blindé passe-bas caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) on réalise, par extrusion ou rubanage une première couche en matériau diélectrique sur une âme conductrice ; b) on réalise, par guipage à l'aide d'un faisceau d'une pluralité de micro-fils en un matériau métallique amorphe ferromagnétique, une couche d'absorption magnétique sur ledit matériau diélectrique ; c) on réalise par tressage une couche blindage sur ledit matériau magnétique, et d) on réalise par extrusion une gaine externe isolante. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que entre les étapes c) et d) on réalise, par extrusion ou rubanage une deuxième couche en matériau diélectrique sur ladite couche en matériau absorbant. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le guipage à l'aide du faisceau de micro-fils est réalisé de telle manière que les micro-fils soient sensiblement jointifs.