Câble pour haute fréquence. Le développement de la télévision et de la téléphonie par courants porteurs a rendu nécessaire la construction de câbles aptes à transmettre à de grandes distances des fré quences de plusieurs millions de cycles. Ce but n'est atteint que par des câbles de pe tite résistance ohmique et de faible capacité. Ces deux grandeurs diminuent d'autant plus que les dimensions du câble sont choisies plus grandes. En outre, il est essentiel que la constante diélectrique et les pertes soient les plus petites possibles; même aux plus hautes fréquences.
On a été ainsi conduit à la construction de câbles dits -à large bande. Ce sont en gé néral des câbles concentriques à un conduc teur interne séparé du conducteur externe qui l'entoure, par une matière isolante de carac téristiques diélectriques appropriées.
Si l'on considère de tels câbles, on constate que si l'impédance caractéristique et la vitesse de propagation dépendent peu de la fréquence, il n'en est pas de même de l'affaiblissement, bien au contraire.
Cet affaiblissement est causé par la ré sistance ohmique des conducteurs d'aller et de retour ainsi que par les pertes du diélec trique; l'effet de ces dernières est en géné ral petit, en regard de celui de la résistance ohmique. La partie de l'affaiblissement pro venant de la résistance des conducteurs est donnée par la formule:
EMI0001.0014
où R est la résistance ohmique pour la fré quence considérée et Z l'impédance pour cette même fréquence.
Ensuite de l'effet pelliculaire, la résis tance ohmique augmente approximativement linéairement avec la racine carrée de la fré quence; il en est de même de l'affaiblisse ment, puisque Z dépend peu de la fréquence. L'affaiblissement augmente donc proportion nellement à la racine carrée de la fréquence. Si l'on étudie par exemple la propaga tion de la bande de fréquence de 10' à 108 par seconde, le rapport des atténuations des deux fréquences limites est L/10. Si l'on admet par suite une atténuation de 6,5 né pers à<B>10'</B> cycles, l'atténuation à 10' cycles sera de 2 népers seulement.
A la réception, la tension de la fréquence inférieure est donc environ cent fois plus grande que celle de la fréquence la plus haute.
De telles tensions, aussi différentes les unes des autres, ne peuvent pas être cou- duites sans précautions dans un amplifica teur, il est donc nécessaire de pourvoir cha que amplificateur de circuits spéciaux anti- distordants.
Pour obvier aux inconvénients signalés, la présente invention a pour objet un câble pour haute fréquence, caractérisé par au moins un conducteur de forme tubulaire dont l'épaisseur est telle que, jusqu'à une fré quence déterminée, sa résistance ne varie presque pas, afin que l'atténuation reste à peu près constante pour un certain domaine de fréquences à transmettre.
Ce résultat pourrait être atteint en cons tituant, par exemple, le conducteur en un tube à paroi mince, dont la résistance, jus qu'à une limite fixée, est presque indépen dante de la fréquence, car il est connu que pour des hautes fréquences, le courant est concentré dans la partie extérieure du con ducteur et annulé au centre, par l'effet du champ magnétique créé par le courant lui- même.
Il est donc possible de déterminer pour chaque fréquence une épaisseur de couche qui corresponde à la section effective de pas sage du courant. Par suite, si l'on prend, au lieu d'un conducteur plein, un tube d'une épaisseur égale à cette couche, la résistance restera approximativement constante jusqu'à la fréquence pour laquelle on a déterminé l'épaisseur de la couche.
Au-dessous de cette fréquence, l'augmentation de la résistance par rapport @à celle qui serait mesurée au moyen de courant continu, reste très petite et atteint seulement une valeur de:
EMI0002.0016
<I>dr</I> <SEP> _ <SEP> 64@f@2
<tb> @'o <SEP> 45 <SEP> p Dans cette formule, les symboles utilisés ont la signification suivante: dr <I>=</I> l'augmentation de la résistance; r," = la résistance ohmique; f = fréquence en cycles; J = l'épaisseur du tube en millimètres; p = la résistance spécifique (1î00 pour le cuivre).
Pour un tube en cuivre, on a donc:
EMI0002.0021
2
<tb> 2
<tb> 1000 Dans le cas d'un câble concentrique, on constitue donc le conducteur intérieur ou les deux conducteurs par un tube à paroi mince.
Dans le cas d'un câble dit symétrique, les deux ou quatre conducteurs sont constitués par un tube à paroi mince, comme dans le cas précédent.
La fig. 1 du dessin annexé est un graphi que qui représente la loi de la variation de la résistance avec la fréquence.
Les figures suivantes (fig. 2 à 6), don nées à titre d'exemple, représentent schéma tiquement différentes formes d'exécution du câble pour haute fréquence selon l'invention.
La fig. 2 est une section transversale d'un papier gaufré recouvert de métal consti tuant le conducteur.
La fig. 3 montre la manière dont ces bandes de papier gaufré sont composées pour former le conducteur.
La, fig. 4 représente une section fragmen taire d'un conducteur composé de fils fixés sur une âme isolante.
La fig. 5 donne une section fragmentaire d'un conducteur composé de bandes fixées sur une âme isolante.
La fig. 6 donne une section fragmentaire d'un conducteur extérieur d'un câble concen trique muni d'une armature de protection.
La famille de courbes dessinée en fig. 1 donne la variation de la résistance avec la fréquence pour différents conducteurs. La courbe la plus externe représente la variation de la résistance en fonction de la fréquence pour le conducteur plein de 5 mm de dia mètre. Le passage d'une courbe à l'autre ne se fait naturellement pas aussi brusquement, mais au contraire, comme représenté dans la courbe de dessus du diagramme. On constate cependant que l'ensemble de ces traits recti lignes donne une image de ce qui se passe dans une large bande de fréquences.
Les autres courbes donnent la résistance de tubes qui ont tous un diamètre extérieur de 5 mm, mais dont l'épaisseur de paroi est donnée comme paramètre.
De ces- courbes, il ressort que l'on doit choisir un tube de siioo mm d'épaisseur pour que la résistance reste environ constante jus qu'à une fréquence de<B>10'</B> cycles.
A la résistance constante correspond un affaiblissement constant, ainsi que cela a été mentionné plus haut. Mais aussi l'inductance d'un tel conducteur et, par suite, son impé dance caractéristique dépendront moins de la fréquence que dans le cas d'un conducteur plein, pour lequel, aux basses fréquences, existe un flux totalisé intérieur qui disparaît avec la fréquence, ce qui fait varier l'indue- tivité.
Un autre avantage du conducteur tubu laire consiste dans l'économie sérieuse de ma Hère première d'une part, et, d'autre part, dans le fait que l'espace creux ainsi ménagé peut être utilisé à d'autres fins, soit par exemple à être occupé par des conducteurs de signalisation ou à servir au transport des énergies nécessaires au fonctionnement des amplificateurs.
Il y a lieu de remarquer qu'en vue d'obtenir ces avantages, cette solution du conducteur en forme de tube avait déjà été proposée, mais il s'agissait alors de parois beaucoup plus épaisses que celles qui sont nécessaires pour obtenir l'effet désiré, con formément à la présente invention.
Pour ce qui concerne l'exécution technique d'un conducteur suivant la présente invention, elle peut se faire de différentes manières. L'âme du conducteur en tube mince peut être constituée par une corde creuse dont les éléments sont des fils profilés. Sur cette corde est placée une couche isolante et, par dessus, le conducteur est câblé: Il peut être composé par des fils fins ou des bandes min ces.
L'âme porteuse peut aussi têtre complè tement en matière isolante ou être constituée par un ou plusiéurs conducteurs métalliques qui sont isolés les uns des autres ainsi que du conducteur à haute fréquence. En parti culier, l'âme du conducteur interne peut con sister en un câble sous plomb recouvert à l'extérieur également par une couche isolante.
Le conducteur lui-même consiste, de pré férence, en des bandes minces, pas trop larges, en matière bonne conductrice, qui sont câblées sur l'âme portante avec un pas de câblage le plus long possible. Ce qui convient le mieux, c'est du papier métallisé gaufré, c'est- à-dire obtenu par des bandes très fines de métal pressées sur des bandes de papier.
La fig. 2 montre une forme d'exécution de ces bandes gaufrées. Dans cette figure, a est le papier et b le métal, c'est-à-dire que sur un côté c'est le papier et sur l'autre c'est le métal qui déborde. En outre, le papier est toujours plus étroit que la, bande de métal.
Selon la fig. 3, les bandes sont posées, soit les unes à côté des autres, soit les unes sur les autres, de telle manière que les bandes de papier a sont juxtaposées et se touchent exactement, tandis que les bandes métalliques b chevauchent les unes sur les autres en se recouvrant légèrement pour former ainsi une enveloppe continue.
On peut aussi constituer de tels conduc teurs tubulaires en: posant, sans câblage, des fils fins ou des bandes minces sur l'âme por teuse et en les fixant ensuite par un moyen approprié. Cette fixation peut se faire au moyen de fils ou bande en matière de haute valeur isolante, ou par le collage du conduc teur sur l'âme par un moyen idoine.
Si on constitue cette âme, par exemple par du caoutchouc synthétique ou naturel, les fils ou les bandes composant le conducteur sont fixés sur cette âme grâce à l'action de collage qu'exerce cette dernière et aussi du fait de leur donner une forme appropriée. Le caoutchouc, avant de recevoir les élé ments du conducteur, ne sera que partielle ment vulcanisé, l'achèvement de cette opéra tion se faisant après placement du conduc teur. Si ce dernier est composé de fils ronds, comme représenté en fig. 4, il est avantageux que ces fils<I>a</I> possèdent des nez<I>b</I> qui pénè trent dans le caoutchouc c.
S'il s'agit de bandes d, comme représenté en fig. 5, les bords e de ces dernières seront repliés, formant autant d'arêtes qui s'enfon ceront dans la matière isolante f.
Avec de pareils conducteurs, on peut donc faire des câbles destinés à la transmission de courants de haute fréquence. En plaçant deux ou quatre de ces conducteurs, isolés d'une manière appropriée, à l'intérieur d'un écran commun, on obtient un câble symétri que, soit du type dit "en paires", soit de celui;_ dit "en étoile". Avec un seul de ces conducteurs, placé au centre du conducteur de retour, on obtient un câble concentrique. Pour un tel câble, il est connu qu'on doit choisir le rapport des diamètres des deux conducteurs, environ :à 1<B>:3,6</B> pour obtenir un affaiblissement minimum. Dans ce cas, la résistance du conducteur extérieur est, en haute fréquence, à peu près le quart de la résistance totale des deux conducteurs.
Il est donc favorable de construire également le conducteur extérieur selon la présente inven tion.
Comme, d'une part, un conducteur mince ne se laisse que difficilement câbler sur l'iso lation qui entoure le conducteur interne, et cela d'autant plus que l'on cherche à main tenir aussi petite que possible la quantité de matière isolante, et que, d'autre part, un man teau épais est quand même nécessaire en vue d'obtenir une bonne protection mécanique contre toute détérioration et un blindage contre les champs électromagnétiques exté rieurs, on constituera de préférence ce con ducteur extérieur comme suit:
Sur les fortes bandes métalliques, qui serviront uniquement de manteau protecteur, on met, sur la face intérieure, une couche isolante et là-dessus, les bandes métalliques minces, comme on le voit en fig. 6, où ca représente les fils qui forment le manteau protecteur, b la couche isolante et c le conducteur mince pour la haute fréquence. L'ensemble sera câblé, de sorte que le conducteur mince occupe la face interne du tube et constitue, sous le manteau servant d'écran, une enveloppe continue. Il est en même temps pincé entre les éléments du manteau protecteur, avec lesquels il est en contact métallique sur les faces latérales. Ce contact ne joue aucun rôle, puisque le courant haute fréquence restera localisé sur la face interne.