WO1997044857A1 - Transmission structure with expanded absorption bands - Google Patents

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WO1997044857A1
WO1997044857A1 PCT/FR1997/000872 FR9700872W WO9744857A1 WO 1997044857 A1 WO1997044857 A1 WO 1997044857A1 FR 9700872 W FR9700872 W FR 9700872W WO 9744857 A1 WO9744857 A1 WO 9744857A1
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absorption
structure according
effect
losses
conductors
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PCT/FR1997/000872
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Inventor
Ferdy Mayer
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Ferdy Mayer
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00Communication cables or conductors
    • H01B11/02Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/12Arrangements for exhibiting specific transmission characteristics
    • H01B11/14Continuously inductively loaded cables, e.g. Krarup cables
    • H01B11/146Continuously inductively loaded cables, e.g. Krarup cables using magnetically loaded coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems

Definitions

  • a first object of the present invention therefore consists in describing the additional absorbent effects used, each of these additional absorbent effects possibly existing (and being used) alone, or even, being used together.
  • a second object of the invention consists in producing global spectra (that is to say with the various additional effects), extending below some 10 MHz and / or above a few GHz, and / or the realization of the weakening slopes (both downwards and upwards) exceed the +1 to 1.5 slope intrinsic to magnetic materials.
  • a third aim of the invention is to describe the application to propagation structures in general, such as:
  • a fourth object of the invention is to describe how the various additional effects are chosen above, in order to give a given spectrum to the overall absorption, with the essential point, that the additional effects are dissipative in themselves, in order that the effect of addition (rather than dilution) is actually present.
  • a fifth object of the invention is to describe continuous intrinsic structures (therefore easy to produce), in opposition to the concepts of ruptures of characteristic impedances, according to my patent ⁇ ° 2,550,657.
  • a sixth aim of the invention is to describe the addition of effects occurring in series (in the equivalent Kirchhoff scheme), where the di electromagnetic effects mentioned above, occur mainly in derivation. In other words, these effects occur whatever the parallel structure of the structure, ie independently of the insulators used (intervening in shunt).
  • a seventh object of the invention is to describe combinations of the new "widened” absorbent structures (that is to say: widened and / or reshaped spectrum), represented essentially by structures with distributed constants, with localized components, to achieve assemblies.
  • An eighth object of the invention consists in obtaining absorption spectra of a particular shape, achievable by the choice and the dosage of additional effects.
  • parasitic effects due to the localized components of the above assemblies can be compensated.
  • the application to complex systems follows the same order of idea.
  • a ninth object of the invention is to describe some typical embodiments according to the invention, as nonlimiting examples, chosen to be representative for specific industrial or military applications.
  • the normal skin effect is artificially increased, using a magnetic conductor with high permeability or even a simple layer of such a conductor on the surface of a non-magnetic conductor, such as copper.
  • a non-magnetic conductor such as copper.
  • the LTTZ wire In such a wire, insulated fine conductors are assembled in a strand, so that each wire crosses the section of the strand: then, it is known, that the current is distributed in the section, and the skin effect is thus canceled: the high-frequency resistance of such a strand being more reduced, the LITZ wire makes it possible to produce inductances with high overvoltage.
  • the frequency domain of this effect (additional or used alone) can be placed as desired, in frequencies below 10 MHz, and even in the range of 10 ⁇ 1 GHz, making it possible to increase and widen absorption.
  • a third additional effect is linked to coupling effects of resonant or anti-resonant lines, placed near the conductor (internal or external) of the structure or more generally in the path of the electromagnetic waves due to the incident electromagnetic field.
  • Such line elements will absorb electro-magnetic energy taken from the conductors, at the frequencies where they are resonant (or anti-resonant), and this all the more so since their coupling with the conductor (s) is important, and that they are themselves absorbent.
  • Such elements of coupled lines can take various forms (such as electrical and; or magnetic couplings) and various realizations, as I observed that their lengths of resonance (antiresonance) are directly proportional to the propagation constant of the medium in which they are inserted, and therefore correspond to physical lengths considerably shorter than half (or a quarter) of the wavelength in question.
  • the frequency domains of this effect can be placed as desired, in the frequency domain: at low frequencies (for example, below 10 MHz), but also at very low frequencies. high (for example above 1 GHz).
  • a central conductor (l) is surrounded by a layer of absorbent composite (2) 1 and a layer of internal and / or external insulation Q), and of a external display
  • the two embodiments according to FIGS. 1a and 1b use a central copper conductor, 1 mm in diameter, and a thickness of 1 mm from the absorbent layer.
  • the latter consists of a composite comprising a volume concentration of 68% ferrite, in a PVC or silicone type matrix, giving this composite a low frequency permeability around 20.
  • the insulating layer 3 consists of 2 gimped polyester tapes, 0.05 mm thick.
  • the same central conductor Hj is surrounded by a thin ferromagnetic layer ⁇ 5J, as described in my Patents Artificial Skin France n ° 1.428.517 and 1.514.178, produced for example, by an external layer of wires has high permeability, or a covering in thin ferromagnetic strip with high permeability.
  • the layer (T) is composed of the same absorbent ferrimagnetic composite as before, and the layer (F) still represents a wrapping or garmenting of ferromagnetic material with high permeability, placed under a shielding braid ⁇ 4 even even replacing this one- this.
  • the dimensions are identical to those of FIG. La: the thickness of the ferromagnetic layers and of 20 ⁇ .
  • the shielding braid (4) representing the mass can be constituted by an adjacent ground surface, or else other conductors at the average potential of the mass, thus producing open structures according to the invention.
  • the conductor Qj is produced according to the Litz technique (total diameter 1mm), that is to say, the various conductive strands are isolated from each other, and assembled in a strand, each strand passing through the section in its whole.
  • the dielectric ⁇ (2 layers of polyester 0.05 " ⁇ thick) insulates the central conductor from the braid (or ground surface); if necessary, it may be absent, insofar as the insulation of the strands of the read is enough.
  • this proximity loss effect can still be used with other open, semi-open or closed structures, as indicated in the preamble.
  • the proximity effect is achieved by the outer conductor.
  • I will describe the application of the third additional effect, due to the effects of ' couplings between conductors with resonant (and / or anti-resonant) lines.
  • the "resonances” can be widened (in the frequency domain) insofar as the line elements are themselves absorbent (for example resistive, or with skin effect) or even insofar as they are placed near or emerged in an absorbent dielectromagnetic medium (such as the absorbent compounds mentioned).
  • I can therefore define the frequency location of such resonant absorptions, to fix their intensity by the degree of coupling to the excitation conductor, I first add an existing absorption effect to any absorption elsewhere , and this (s) addition (s) can be formed and placed at will, according to the invention.
  • (P represents the conductor, @ the layer of ferrimagnetic absorbent composite, ⁇ the insulator and ⁇ the ground braid of the cable.
  • the resonant element (J) is represented as a thin conductive layer (or resistive, or skin effect): it only spreads over a certain geometric length ⁇ , of the structure, isolated from the other conductors (half-wave line), ( Figure 5b). Its "electric" length -i, will be reduced by the ratio of the propagation constant of the place, and it is this reduced length which will have to present the n.j -of the coupling effect. Of course, the appropriate choice of sections of length iy n , P Collins- etc. will allow absorption resonances to be placed at the desired locations of the SDectrum.
  • each section will depend on the intensity of its coupling with the hot conductor (s): where, for example, the conductive layer 7 can be placed differently with respect to the successive layers of the structure, and fill only one by ⁇ tie of the circumference ; in other words conductive strips (or resistive or water effect) can be used, or alternatively conductive strips (or resistive or skin effect) along the genera ⁇ tion ⁇ e the structure prooogation.
  • coupled lines of different lengths ⁇ ., - C n , ⁇ ⁇
  • a particularly simulated embodiment will thus use one or more wires or braids of elbowed conductors accompanied by a loss insulator, or one or more wires or braids (or resistive and / or skin effect) bent, representing a conductor (s) free or additional in a cable (such as the 2nd conductor of a "twm-ax" coaxial or even a shielding braid).
  • a conductor (s) free or additional in a cable such as the 2nd conductor of a "twm-ax" coaxial or even a shielding braid.
  • FIGS. 5c and 5d indicate the typical embodiments quar t of wave (2n-1) - ⁇ -; the power of the excitation element is coupled réa ⁇ Lisé by connecting one side, between the latter and the conduc t eur cnaud or mass.
  • Interest ae this embodiment lies in the faci lity ⁇ placing ⁇ es "resonances" USID at low frequencies; the inconvé ⁇ deny (due to connection) does not exist when the connection fai es t t e at the time of use from one end of the structure, where we met t just two ends electrically conductive, at a connection socket.
  • curve A are reproduced the low-pass performance of the embodiment according to Figure 5a, (with the geometry and absorbent layer of Figure 1b): with a conductive coupling layer 7, length 1 ⁇ 11 cm , not connected to the two ends (ie realization "A / 2,). This layer was carried out in the form of closed circumferential conductive paint.
  • I can superimpose such resonances (A / 2 and / or X / 4) on selected frequencies, and give them the desired importance, with an ad hoc coupling.
  • differen ⁇ your resonances can coexist on the same cable length, as will be demonstrated with the following example.
  • the invention includes a wide variety of implementations, apart from the coaxial structures described above, as will be seen below.
  • trace A indicates the absorption of the typical cable according to the standard (reaching 100 dB / m for some 500 MHz); this cable has an (unwanted) weakening of some 2 dB / m at 10 MHz, thus defining a "passband" (at low losses) of some 10 MHz.
  • I have increased the natural slope of absorption, linked to ferrimagnetism. .4uss ⁇ ⁇ e pevx realize, according to the invention, a much steeper filter "slope" (for example 60 dB / octave), as well as a bandwidth, at 2 dB, which will increase to around 30 MHz.
  • the absorption is greater than 100 dB from 230 MHz.
  • js considers a shielded multi-conductor cable: by using one or more conductors (or even an additional braid, in a multi-shielded cable) in coupled lines, I arrive at solutions which are very easy to implement, by especially if I want to introduce absorption (s) at lower frequencies.
  • I start from a shielded cable, comprising three phase conductors (copper strand diameter 1.20 mm: thickness of absorbent composite layer 0.5 mm; thickness of insulating extruded PVC 0.45 mm) under screen.
  • trace A shows the attenuation due to the absorbent composite.
  • the attenuation sought (for a total length of 3.50 m) is 0.9 dB at 1 MHz, 3.8 dB at 3 MHz, 10 dB at 10 MHz, 18.4 dB at 10 MHz and greater than 20 dB beyond.
  • I indicate a helical embodiment (2 insulated copper conductors of diameter 0.75 mm, in parallel, wound in steps of 3 mm on a composite absorbent core of diameter 2.5 mm t resistive metallization (open circumferentially) resistance 10 / m; outer layer with the composite absorbent described, diameter 5.5 mm; mass braid).
  • curve A indicates the attenuation of a cable with a length of 2.20 m in the absence of the resistive braid; curve B in the presence of this braid, connected on one side to the central conductor (coupling X / 4).
  • This example clearly shows the possibility of extending the low-pass attenuation to MHz frequencies: around 1.7 MHz is the A / 4 resonance, around 6 MHz is the 3A / 4 resonance.
  • I used the artificial water effect, instead of using an absorbent composite: in this example therefore, in the sense of the invention, I will graft segments of coupled lines.
  • the cable considered is a twinax, made as follows:
  • Figure 11 shows the attenuations obtained with such a structure: trace A indicates the attenuation when the external braid is connected to the external braid, all along: it is the attenuation due only to the 'artificial skin effect (patent cited).
  • the attenuation values are typical for another use of low-pass cables according to Standard MIL-C-85485 (manufactured by the company Gore).
  • I can realize the principle of resonant couplings by using free conductors, next to hot conductors (the whole surrounded by example of two ground conductors or of a ground surface). Additional attenuation can be introduced by an absorbent composite surface, by artificial skin effect conductors etc.
  • the additional action of the artificial skin effect, of the effect of coupled lines, of the proximity effect, in addition to that of influencing the overall absorption curve, according to the invention, will reduce the influence. of a variation of the distance from the mass, by the privileged action on the series elements of the line.
  • the example of an absorbent surface, to cover the conductive walls of an anechoic chamber is typical: in such an embodiment, ie can use compact ferrite, but of which we also know the performance limitations at low and very high frequencies .
  • the intrinsic ferri- and ferromagné ⁇ absorption of this ferrite can be supplemented by one or more layers with half-wave absorbent coupling effects described.
  • metallic fibers or bands are included / inserted in the ferrite, or on its surface between the plates to provide the additional attenuation sought.
  • an artificial skin effect layer can complete this embodiment: quite simply the ferrite tiles are placed on a ferrimagnetic conductive surface, achieving, at the frequency considered, the skin effect in its thickness.
  • compact ferrite beads / tubes are used to make low-pass filters for common-mode inductors or even cross-over filters.
  • the use of artificial skin effects and / or resonant coupled segments allows improvement of the weakening, in particular at low frequencies and at very high frequencies.
  • the absorption additions according to the invention apply to hyper frequency joints: in particular the addition of line elements coupled to a dielectromagnetic composite is advantageous for oven joints microwaves, where the resonance effect makes it possible to favor particular qualities, such as the suppression of harmonics, the reduction of leaks when the door is opened, etc.
  • such an extension filter can be produced with the Litz wire, according to the invention, and / or with the artificial skin effect, and / or the resonances by coupled segments: I will use, advantageously the fact that the determined length of the cord provides specific coupling effects, which will set the jth / resonances in the frequency range, wherein the components located introduce disruptive effects (such as self-resonances of compo ⁇ nents resonances due to the cascade of components and / or facial mter resonances).
  • e j considers the weakening in moae com ⁇ mon two cables filter Marketplace assemblies (EMC-CORD Eupen) using a 1.2 mH inductor component in the outlet; a length of absorbed composite shielded cable of 2 m, and open at the other end (line A) or comprising, at the other end a capacity to ground of 2.2 nF (line B).

Abstract

RFI interference has for a long time posed problems to electronic engineers, for instance, and demands a serious approach to ensure the protection of apparatus against such interference and also to avoid interference radiation by such apparatus. In his patents of EUA 3.191.132 and 3.309.633, the applicant described the basic principles of such interference suppression by means of distributed structures represented by absorbing wires (in relation with open conductor structures) and of cables (in relation with closed conductor structures), essentially using magnetic and dielectric losses in the current transmission medium and magnetic fields associated with the current conduction in these wires and cables. The principle of losses spread over distributed lines has been published in detail in IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-10, n°2, June 1968, p. 181 ff. These losses stem from interference attenuation by absorption, i.e. suppression along the transmission structure and, simultaneously, reduction of coupling and interference radiation of the structure.

Description

STRUCTURES A PROPAGATION A BANDES D'ABSORPTION ELARGIES PROPAGATION STRUCTURES WITH ENLARGED ABSORPTION BANDS
Dans mon brevet France n°7833385 a été décrite la aise en oeuvre de matériaux composites absorbants dans des structures à propagation, dont en particulier dans des fils, câbles et circuits intégrés.In my French patent n ° 7833385, the ease of using absorbent composite materials has been described in propagation structures, in particular in wires, cables and integrated circuits.
Les spectres d' absorption (en fonction de la fréquence) de telles struc¬ tures étaient essentiellement liées aux spectres de la perméabilité magnétique des composites, c'est à dire celle des ferri- ou ferromagnétiques utilisés, dont la partie imaginaire (perméabilité de pertes) introduisent l'absorption. De ces faits, on ne peut guère obtenir une absorption magnétique :The absorption spectra (as a function of frequency) of such structures were essentially linked to the spectra of the magnetic permeability of the composites, that is to say that of the ferri- or ferromagnetics used, of which the imaginary part (permeability of losses ) introduce absorption. From these facts, one can hardly obtain a magnetic absorption:
- pour les fréquences plus basses (par exemple au dessous de quelque 10 MHz), où le matériau magnétique a des pertes réduites (jus¬ tifiant son utilisation classique) ,- for lower frequencies (for example below some 10 MHz), where the magnetic material has reduced losses (justifying its conventional use),
- pour des fréquences très élevées (par exemple au-dessus de quelques GHz), où les phénomènes magnétiques disparaissent (effet Snoek) ou encore, se rétrécissent en bande étroite ( résonance magné¬ tique sous champ d' anisotropie ou champ de polarisation continu),- for very high frequencies (for example above a few GHz), where the magnetic phenomena disappear (Snoek effect) or else, narrow in narrow band (magnetic resonance under anisotropy field or continuous polarization field) ,
- et pour les fréquences dans la gamme d' absorption (quelque 10 MHz à quelque GHz), on ne peut guère obtenir une absorption d'allure différente de celle du spectre intrinsèque de perméabilité du matériau utilisé (liée essentiellement à un phénomène de relaxation et/ou de résonances magnétiques) . Ceci explique, au début de cette gamme, un affaiblissement de pente de +1 à +1,5, c'est à dire croissant proportionnellement à la fréquence ou avec la puissance 1,5 avec la fréquence (6 à 9 dB/octave) .- and for frequencies in the absorption range (some 10 MHz to some GHz), one can hardly obtain an absorption with a different shape than that of the intrinsic permeability spectrum of the material used (essentially linked to a relaxation phenomenon and / or magnetic resonances). This explains, at the start of this range, a slope loss of +1 to +1.5, i.e. increasing proportionally to the frequency or with the power 1.5 with the frequency (6 to 9 dB / octave) .
Pour élargir le domaine de fréquences d'absorption, dans mon brevet France n° 2.550.657 , une solution a été décrite, utilisant des réflexions d'onde dues à des désadaptationε, par variation d' impédance caractéristique (câbles), avec une structure continue, ou encore avec une structure discontinue, par l' adjonction de composants localisés (inductances, capacitances) . Toujours dans le même sens d' élargissement de la bande d'ab¬ sorption, dans mon brevet France n° 2.592.265 a été décrite la réalisation d'un ferrite "synthétique" (mélange de plusieurs matériaux magnétiques) , représentant l' inconvénient que les effets de chacun des matériaux sont évidemment réduits : en d'autres mots, comme pour la solution ci-dessus, 1' élargissement /modelage du spectre d' absorption est au dépens de l'absorption dans la gamme de fréquences d' absorption propres du matériau magnétique.To widen the absorption frequency range, in my French patent n ° 2.550.657, a solution has been described, using wave reflections due to mismatches, by variation of characteristic impedance (cables), with a structure continuous, or even with a discontinuous structure, by the addition of localized components (inductances, capacitances). Still in the same direction of widening the absorption band, in my French patent No. 2,592,265, the production of a "synthetic" ferrite (mixture of several magnetic materials) has been described, representing the drawback that the effects of each of the materials are obviously reduced: in other words, as for the above solution, the enlargement / modeling of the absorption spectrum is at the expense of absorption in the absorption frequency range clean of magnetic material.
Encore dans le même sens, un autre moyen d'élargir la bande d' absorption a été décrite dεns mon brevet France n° 83-255851 consistant à dériver une partie du courant HF de la structure absorbante de base ("effet peau simulé") t l' inconvénient de cette solution étant un affaiblissement limité vers les fréquences élevées.Again in the same direction, another means of widening the absorption band has been described in my French patent n ° 83-255851 consisting in deriving part of the HF current from the basic absorbent structure ("simulated skin effect") the drawback of this solution being a limited attenuation towards the high frequencies.
Dans le présent brevet, je décris 1' utilisation d'un ou plusieurs effets d'absorption nouveaux autres que les pertes diélectromagnétiques des structures citées ci-dessus, chacun de ces effets ayant un ou des spectres d' absorption propres, complémentaires à 1' absorption ferro- ou ferrimagnétique : L' invention est ainsi carac¬ térisée par une addition à cette dernière (donc sans effet de dilution) , afin d' élargir le domaine de la fréquence et /ou afin de modifier l'allure de la variation de l'absorption en fonction de la fréquence, ainsi que la sélection des spectres d' absorption complémentaires, de façon à élargir /remodeler le spectre d' absorption global de la structu¬ re.In the present patent, I describe the use of one or more new absorption effects other than the dielectromagnetic losses of the structures mentioned above, each of these effects having one or more absorption spectra, complementary to 1 ' ferro- or ferrimagnetic absorption: The invention is thus charac¬ terized by an addition to the latter (therefore without dilution effect), in order to widen the frequency range and / or in order to modify the appearance of the variation of absorption as a function of frequency, as well as the selection of complementary absorption spectra, so as to widen / reshape the overall absorption spectrum of the structure.
Les effets des pertes diélectriques, qui interviennent automatiquement dans une structure de propagation, sont considérés dans le cadre des exemples descriptifs qui suivront.The effects of dielectric losses, which occur automatically in a propagation structure, are considered in the context of the descriptive examples which follow.
Un premier but de 1' invention présente consiste donc à décrire les effets absorbants additionnels utilisés , chacun de ces effets ab¬ sorbants additionnels pouvant exister (et être utilisés) seul, ou encore, être utilisés ensemble.A first object of the present invention therefore consists in describing the additional absorbent effects used, each of these additional absorbent effects possibly existing (and being used) alone, or even, being used together.
Pour des raisons de facilité de compréhension l'essentiel des exemples sera choisi dans l'aspect d'élargissement/remodelage de l'ab¬ sorption di électromagnétique d'un matériau ferro- ou ferrimagnétique tel que décrit dans mon brevet France n° 78.33385. Un second but de l'invention consiste en la réalisation de spectres globaux (c'est à dire avec les différents effets additionnels) , s' étendant en-dessous de quelque 10 MHz et /ou au-dessus de quelques GHz, et/ou la réalisation des pentes d' affaiblissement (autant vers le bas que vers le haut) dépassent la pente +1 à 1,5 intrinsèque aux matériaux magnétiques.For reasons of ease of understanding, most of the examples will be chosen in the aspect of enlargement / reshaping of the electromagnetic absorption of a ferro- or ferrimagnetic material as described in my French patent No. 78.33385. A second object of the invention consists in producing global spectra (that is to say with the various additional effects), extending below some 10 MHz and / or above a few GHz, and / or the realization of the weakening slopes (both downwards and upwards) exceed the +1 to 1.5 slope intrinsic to magnetic materials.
Un troisième but de l' invention est de décrire l' application à des structures de propagation en général, telles que :A third aim of the invention is to describe the application to propagation structures in general, such as:
- structures ouvertes (fils de liaison, câbles non blindés, conducteurs multiples, câbles plats, circuits imprimés, circuits MICetc),- open structures (connecting wires, unshielded cables, multiple conductors, flat cables, printed circuits, MICetc circuits),
- structures semi-ouvertes (câbles coaxiaux inversés, fils pris dans la masse, circuits imprimés et intégrés (MICPCetc) , surfa¬ ces antiréfléchissantes, etc), et- semi-open structures (inverted coaxial cables, wires taken from the mass, printed and integrated circuits (MICPCetc), antireflective surfaces, etc.), and
- structures fermées (câbles coaxiaux, guides d'onde, enceintes, etc) .- closed structures (coaxial cables, waveguides, enclosures, etc.).
Un quatrième but de l' invention est de décrire comment sont choisis les différents effets additionnels ci-dessus, afin de donner un spectre donné à l' absorption globale, avec le point essentiel, que les effets additionnels soient dissipatifs en eux-mêmes, afin que l'effet d'addition (plutôt que dilution) soit effectivement présent.A fourth object of the invention is to describe how the various additional effects are chosen above, in order to give a given spectrum to the overall absorption, with the essential point, that the additional effects are dissipative in themselves, in order that the effect of addition (rather than dilution) is actually present.
Un cinquième but de l'invention est de décrire des structures intrinsèques continues (donc faciles à réaliser) , en opposition avec les concepts de ruptures d' impédances caractéristiques , selon mon brevet π° 2.550.657.A fifth object of the invention is to describe continuous intrinsic structures (therefore easy to produce), in opposition to the concepts of ruptures of characteristic impedances, according to my patent π ° 2,550,657.
Un sixième but de l'invention est de décrire l' addition d'effets intervenant en série (dans le schéma équivalent Kirchhoff), là où les effets di électromagnétiques cités ci-dessus, interviennent surtout en dérivation. En d'autres mots, ces effets interviennent quelle que soit la structure parallèle de la structure, c'est à dire indépendamment des isolants utilisés (intervenant en shunt). Un septième but de l'invention est de décrire des combinaisons des nouvelles structures absorbantes "élargies" (c'est à dire : spectre élargi et /ou remodelé) , représentées essentiellement par des structures à constantes distribuées, avec des composants localisés, pour réaliser des assemblages .A sixth aim of the invention is to describe the addition of effects occurring in series (in the equivalent Kirchhoff scheme), where the di electromagnetic effects mentioned above, occur mainly in derivation. In other words, these effects occur whatever the parallel structure of the structure, ie independently of the insulators used (intervening in shunt). A seventh object of the invention is to describe combinations of the new "widened" absorbent structures (that is to say: widened and / or reshaped spectrum), represented essentially by structures with distributed constants, with localized components, to achieve assemblies.
Un huitième but de l' invention consiste à obtenir des spectres d'absorption d'allure particulière, réalisables par le choix et le dosage des effets additionnels. Ainsi, par exemple, des effets parasites dus aux composants localisés des assemblages ci-dessus peuvent être compensés. L'application à des systèmes complexes suit le même ordre d ' i dée .An eighth object of the invention consists in obtaining absorption spectra of a particular shape, achievable by the choice and the dosage of additional effects. Thus, for example, parasitic effects due to the localized components of the above assemblies can be compensated. The application to complex systems follows the same order of idea.
Un neuvième but de l' invention est de décrire quelques réalisa- tions types selon l' invention, comme exemples non limitatifs, choisis pour être représentatifs pour des applications industrielles ou militai¬ res précises.A ninth object of the invention is to describe some typical embodiments according to the invention, as nonlimiting examples, chosen to be representative for specific industrial or military applications.
Je vais d'abord décrire plus en détail, trois effets addition- nels, utilisés selon l' invention.I will first describe in more detail three additional effects used according to the invention.
D'abord l'effet veau artificiel, utilisant la concentration du courant dans un conducteur, à la surface, aux fréquences élevées : l'effet peau normal est artificiellement augmenté, en utilisant un conducteur magnétique à forte perméabilité ou encore une simple couche d'un tel conducteur à la surface d'un conducteur non magnétique, tel que le Cuivre. J'ai décrit l'application de cet effet en détail dans mes brevets France n° 1.428.517 et 1.514.178.First the artificial calf effect, using the concentration of the current in a conductor, on the surface, at high frequencies: the normal skin effect is artificially increased, using a magnetic conductor with high permeability or even a simple layer of such a conductor on the surface of a non-magnetic conductor, such as copper. I described the application of this effect in detail in my French patents n ° 1.428.517 and 1.514.178.
Cet effet est lié à la conduction (et non à des effets diélec- tromagnétiques) : de ce fait, le spectre de ces pertes magnétiques s'étale vers les fréquences en dessous de quelque MHz, et se rajoute aux phénomènes absorbants diélectromagnétiques .This effect is linked to conduction (and not to dielectromagnetic effects): therefore, the spectrum of these magnetic losses spreads towards frequencies below a few MHz, and is added to the absorbing dielectromagnetic phenomena.
Ensuite, un second effet additionnel est lié aux effets de proximité dans les conducteurs. Je l'ai remarqué de façon inattendue dans une structure connue et utilisée pour réduire l' absorption : le fil LTTZ. Dans un tel fil, des conducteurs fins isolés sont assemblés en toron, de telle sorte à ce que chaque fil traverse la section du toron : alors, il est connu, que le courant est réparti dans la section, et l'effet peau est ainsi annulé : la résistance haute-fréquences d'un tel toron étant plus réduite, le fil LITZ permet de réaliser des inductances à forte surtension.Then, a second additional effect is linked to the proximity effects in the conductors. I noticed it unexpectedly in a known structure used to reduce absorption: the LTTZ wire. In such a wire, insulated fine conductors are assembled in a strand, so that each wire crosses the section of the strand: then, it is known, that the current is distributed in the section, and the skin effect is thus canceled: the high-frequency resistance of such a strand being more reduced, the LITZ wire makes it possible to produce inductances with high overvoltage.
Or, en diminuant le diamètre des brins individuels et en aug¬ mentant leur nombre (pour une fréquence donnée) avec éventuellement l'introduction de l'effet peau artificiel (ci-dessus) , sur chacun des brins, j'ai obtenu une très forte augmentation de la résistance du toron, c'est à dire une absorption proportionnelle à la racine carrée du nombre de brins du conducteur (quand l'effet peau proposé à chaque brin joue à plein). Le courant d'un des brins introduit un "effet de proximité" avec les brins adjacents, et les couplages correspondants introduisent des pertes, qui augmentent l' absorption.However, by reducing the diameter of the individual strands and increasing their number (for a given frequency) with possibly the introduction of the artificial skin effect (above), on each of the strands, I obtained a very strong increase in the resistance of the strand, that is to say an absorption proportional to the square root of the number of strands of the conductor (when the skin effect proposed on each strand plays to the full). The current of one of the strands introduces a "proximity effect" with the adjacent strands, and the corresponding couplings introduce losses, which increase the absorption.
Ici encore, le domaine de fréquence de cet effet (additionnel ou utilisé seul) peut être placé au choix, dans les fréquences en dessous de 10 MHz, et même dans la gamme de 10 έ 1 GHz, permettant d' augmenter et d'élargir l' absorption.Here again, the frequency domain of this effect (additional or used alone) can be placed as desired, in frequencies below 10 MHz, and even in the range of 10 έ 1 GHz, making it possible to increase and widen absorption.
Cette augmentation de l' impédance du conducteur, agit encore sur l'impédance (et les pertes) "internes" du conducteur.This increase in the impedance of the conductor further acts on the "internal" impedance (and losses) of the conductor.
Ensuite, un troisième effet additionnel est lié à des effets de couplage de lignes résonnantes ou antirésonnantes , placées près du conducteur (interne ou externe) de la structure ou plus généralement dans le trajet des ondes électromagnétiques dues au champ électromagnétique incident .Then, a third additional effect is linked to coupling effects of resonant or anti-resonant lines, placed near the conductor (internal or external) of the structure or more generally in the path of the electromagnetic waves due to the incident electromagnetic field.
De tels éléments de lignes vont absorber de l'énergie électro¬ magnétique prise sur les conducteurs, aux fréquences où elles sont résonnantes (ou antirésonnantes) , et ceci d'autant plus que leur coupla¬ ge avec le (les) conducteurs est important, et qu'elles sont elles-mêmes absorbantes. J'ai observé que de tels éléments de lignes couplées peu- vent prendre des formes diverses (telles que des couplages électriαues et; ou magnétiques) et des réalisations diverses , comme j'ai observé que leurs longueurs de résonance (antirésonance) sont directement proportionnelles à la constante de propagation du milieu où ils sont insérés, et de ce fait, correspondent à des longueurs physiques nette- ment plus petites que la demie (ou le quart) de la longueur d'onde en question. Ainsi encore, les domaines des fréquences de cet effet (addi¬ tionnel ou utilisé seul) peut être placé au choix, dans le domaine de fréquences : aux fréquences basses (par exemple, au-dessous de 10 MHz), mais aussi aux fréquences très élevées (par exemple au dessus de 1 GHz).Such line elements will absorb electro-magnetic energy taken from the conductors, at the frequencies where they are resonant (or anti-resonant), and this all the more so since their coupling with the conductor (s) is important, and that they are themselves absorbent. I observed that such elements of coupled lines can take various forms (such as electrical and; or magnetic couplings) and various realizations, as I observed that their lengths of resonance (antiresonance) are directly proportional to the propagation constant of the medium in which they are inserted, and therefore correspond to physical lengths considerably shorter than half (or a quarter) of the wavelength in question. Again, the frequency domains of this effect (additional or used alone) can be placed as desired, in the frequency domain: at low frequencies (for example, below 10 MHz), but also at very low frequencies. high (for example above 1 GHz).
Pour mieux décrire les différents aspects de l'invention, je choisirai quelques exemples types de structures à propagation simples, comme décrit dans l' énoncé, en partant de fils et câbles comportant une enveloppe absorbante diélectromagnétique, telle que décrite en détail dans mon brevet France n° 7833385.To better describe the different aspects of the invention, I will choose some typical examples of simple propagation structures, as described in the description, starting from wires and cables comprising a dielectromagnetic absorbent envelope, as described in detail in my French patent. no.7833385.
Dans un premier exemple, décrit par la figure la, un conducteur central (l) est entouré d'une couche en composite absorbant (2)1 et d'une couche d'isolant interne et/ou externe Q) , et d'un écran externeIn a first example, described by FIG. 1 a, a central conductor (l) is surrounded by a layer of absorbent composite (2) 1 and a layer of internal and / or external insulation Q), and of a external display
(^ : c'est la structure coaxiale passe-bas classique.(^: this is the classic low pass coaxial structure.
Dans la figure 2, l' absorption d'un tel câble suit le tracéIn Figure 2, the absorption of such a cable follows the path
(T) , reflétant exclusivement l' absorption du composite à ferrite absor- bant : Au-delà de 250 MHz, l'absorption dépasse 100 dB/m, valeur qui se prolonge jusqu'à quelque 18 GHz, avec les mélanges absorbants décrits dans mon brevet cité.(T), exclusively reflecting the absorption of the absorbent ferrite composite: Above 250 MHz, the absorption exceeds 100 dB / m, a value which extends to around 18 GHz, with the absorbent mixtures described in my patent cited.
Les deux réalisations selon les figures la et 1b, utilisent un conducteur central en Cuivre, de 1 mm de diamètre, et une épaisseur de lmm de la couche absorbante. Cette dernière est constituée d'un composite comportant une concentration volumique de 68% en ferrite, dans une matrice type PVC ou silicone, conférant à ce composite une perméabilité basse fréquence autour de 20. La couche isolante 3 est constituée de 2 rubans polyester guipés, de 0,05 mm d'épaisseur.The two embodiments according to FIGS. 1a and 1b use a central copper conductor, 1 mm in diameter, and a thickness of 1 mm from the absorbent layer. The latter consists of a composite comprising a volume concentration of 68% ferrite, in a PVC or silicone type matrix, giving this composite a low frequency permeability around 20. The insulating layer 3 consists of 2 gimped polyester tapes, 0.05 mm thick.
Dans la figure 1b, le même conducteur central Hj est entouré d'une mince couche ferromagnétique ζ5J , telle que décrite dans mes brevets Effet Peau Artificiel France n° 1.428.517 et 1.514.178, réalisé par exemple, par une couche externe en fils a haute perméabilité, ou encore, un guipage en bande mince ferromagnétique à haute perméabilité. La couche (T) est composée du même composite ferrimagnétique absorbant qu'auparavant, et la couche (F) représente encore un guipage ou guir- landage en matériau ferromagnétique à haute perméabilité, placé sous ιa tresse de blindage{4jou même remplaçant celle-ci. Les dimensions sont identiques à celles de la figure la : l'épaisseur des couches ferromagnétiques et de 20μ.In FIG. 1b, the same central conductor Hj is surrounded by a thin ferromagnetic layer ζ5J, as described in my Patents Artificial Skin France n ° 1.428.517 and 1.514.178, produced for example, by an external layer of wires has high permeability, or a covering in thin ferromagnetic strip with high permeability. The layer (T) is composed of the same absorbent ferrimagnetic composite as before, and the layer (F) still represents a wrapping or garmenting of ferromagnetic material with high permeability, placed under a shielding braid {4 even even replacing this one- this. The dimensions are identical to those of FIG. La: the thickness of the ferromagnetic layers and of 20 μ.
Dans la figure 2, l'absorption combinée est représentée par le tracé B, où l'absorption à 10 MHz est passée de quelque 0,8 dB/m à 6,5 dB/m.In Figure 2, the combined absorption is represented by plot B, where the absorption at 10 MHz has increased from around 0.8 dB / m to 6.5 dB / m.
Dans les deux réalisations, la tresse de blindage (4) représentant la masse, peut être constituée par une surface de masse adjacente, ou encore d'autres conducteurs au potentiel moyen de la masse, réalisant ainsi des structures ouvertes selon l' invention.In both embodiments, the shielding braid (4) representing the mass, can be constituted by an adjacent ground surface, or else other conductors at the average potential of the mass, thus producing open structures according to the invention.
Ici, j'ai observé le fait remarquable, que pour un signal plus important (tel que l' impulsion nucléaire (EMP), ou un éclair), l'atté- nuation dans la gamme du MHz se trouve multipliée par un facteur deHere, I observed the remarkable fact, that for a larger signal (such as nuclear pulse (EMP), or a lightning bolt), the attenuation in the MHz range is multiplied by a factor of
5 à 10 : c'est le choix de la rectangularité du cycle d'hysterisis du ou des ferromagnétiques, qui permet ainsi d'obtenir, si souhaité, un câble à bande passante autocommandé par le signal perturbateur : en quelque sorte, le câble coupe la transmission du signal EMP, tout en ne représentant, aux faibles signaux, qu'une atténuation réduite pour les basses fréquences. Le même phénomène peut être obtenu avec des ferrites spéciaux (dans la composition dielectromagnetique ou dans les composants décrits plus loin).5 to 10: it is the choice of the rectangularity of the hysterisis cycle of the ferromagnetic (s), which thus makes it possible to obtain, if desired, a bandwidth cable self-controlled by the disturbing signal: in a way, the cable cuts the transmission of the EMP signal, while representing, at weak signals, only a reduced attenuation for low frequencies. The same phenomenon can be obtained with special ferrites (in the dielectromagnetic composition or in the components described below).
Les effets de superposition des absorptions propres au mélange composite dielectromagnetique et à l'effet peau artificiel, sont clairs dans cet exemple : le spectre magnétique du ferromagnétique aux basses fréquences, et le spectre dielectromagnetique du ferrimagnétique aux fréquences élevées se rajoutent.The superposition effects of the absorptions specific to the dielectromagnetic composite mixture and to the artificial skin effect, are clear in this example: the magnetic spectrum of ferromagnetic at low frequencies, and the dielectromagnetic spectrum of ferrimagnetic at high frequencies are added.
Dans un second exemple, je vais décrire l' application du deuxième effet addtionnel, basé sur l'absorption d'un fil Litz, par effet de proximité, aux fréquences au-delà de celles où a lieu l'effet peau, dans chaque brin du conducteur.In a second example, I will describe the application of the second additional effect, based on the absorption of a Litz wire, by proximity effect, at frequencies beyond those where the skin effect takes place, in each strand of the driver.
Par définition, il s'agit, comme pour l'effet de l'absorption par effet peau artificiel, d'un effet large bande, se plaçant aux fré¬ quences élevées, et lié au/aux conducteur, c'est à dire dans l'élément série du schéma Kirchhoff . De ces faits, cet effet peut s'appliquer en addition, ou encore, en remplacement de l' absorption du composite dielectromagnetique à ferrites. Dans la figure 3a-, le conducteur Qj est réalisé suivant la technique Litz (diamètre total 1mm), c'est à dire, les différents brins conducteurs sont isolés les uns des autres, et assemblés en toron, chaque brin traversant la section dans sa totalité.By definition, this is, as for the effect of absorption by artificial skin effect, of a broadband effect, occurring at high frequencies, and linked to the conductor (s) the serial element of the Kirchhoff scheme. From these facts, this effect can be applied in addition to, or even as a replacement for, the absorption of the dielectromagnetic composite with ferrites. In FIG. 3a, the conductor Qj is produced according to the Litz technique (total diameter 1mm), that is to say, the various conductive strands are isolated from each other, and assembled in a strand, each strand passing through the section in its whole.
Le diélectrique^ (2 couches de polyester de 0,05"^ d' épaisseur ) isole le conducteur central de la tresse (ou surface de masse) ; le cas échéant il peut être absent, dans la mesure où l'isolant des brins du litz est suffisant.The dielectric ^ (2 layers of polyester 0.05 "^ thick) insulates the central conductor from the braid (or ground surface); if necessary, it may be absent, insofar as the insulation of the strands of the read is enough.
Dans la figure 4, j'ai reproduit l'effet d' absorption passe-bas d'une réalisation selon la figure 3 a : Dans la courbe A on voit en effet que les pertes par effet proximité permettent d' obtenir un effet d' absorption passe-bas large bande : Cet effet croît seulement avec la racine de la fréquence, là où l'effet d' absorption par le compo¬ site à ferrite croît avec la puissance -h 1 à 1,5 de la fréquence. Dans les fréquences en dessous de 100 MHz, l'affaiblissement est plus réduit qu'avec l'effet peau artificiel, pour s' approcher de zéro en-dessous de 1 MHz, où le fil du litz, (utilisé dans sa capacité première) , repré- sente des pertes négligeables .In FIG. 4, I have reproduced the low-pass absorption effect of an embodiment according to FIG. 3 a: In curve A, we indeed see that the losses by proximity effect make it possible to obtain an effect of broadband low pass absorption: This effect increases only with the root of the frequency, where the absorption effect by the ferrite component increases with the power -h 1 to 1.5 of the frequency. In frequencies below 100 MHz, the attenuation is more reduced than with the artificial skin effect, to approach zero below 1 MHz, where the litz wire (used in its primary capacity) , represents negligible losses.
Dans la figure 3 b,j'ai combiné l'effet ci-άessus (conducteur litz 1), avec la couche additionnelle (2) de l' absorbant à composite à ferrite (d' épaisseur 1 mm). Le tracé (S) de la figure 4 indique l' atténuation augmentée, selon l' invention : les effets de proximité de conduction et de l'effet d' absorption d'une couche de composite à ferrites se rajoutent, avec essentiellement une augmentation de l'ab¬ sorption dans les fréquences élevées et très élevées : en effet, un fait remarquable selon l'invention, consiste en la non limitation de l'atténuation vers les fréquences très élevées, contrairement aux cas précédents (Figures 2), où l'absorption s'arrêtait avec la dispari¬ tion des effets magnétiques.In Figure 3b, I combined the above effect (conductor read 1), with the additional layer (2) of the ferrite composite absorbent (1mm thick). The line (S) in FIG. 4 indicates the increased attenuation according to the invention: the effects of proximity of conduction and of the absorption effect of a layer of ferrite composite are added, with essentially an increase in the absorption in the high and very high frequencies: indeed, a remarkable fact according to the invention, consists in the non-limitation of the attenuation towards the very high frequencies, contrary to the previous cases (Figures 2), where l absorption stopped with the disappearance of the magnetic effects.
Il est encore évident que cet effet de pertes par proximité, peut encore être utilisé avec d'autres structures ouvertes, semi-ouver¬ tes ou fermées, comme indiqué en préambule . Parmi les très nombreux exemples, Ie citerai l'utilisation d'une masse réalisée en litz à effet Proximité, ou donc inversement à l'exemple des figures 3, l'effet proximité est réalisé par le conducteur externe. Dans un troisième exemple, je vais décrire l'application du troisième effet additionnel, dû à des effets de' couplages entre les conducteurs avec des lignes résonnantes (et /ou antirésonnantes) .It is also obvious that this proximity loss effect can still be used with other open, semi-open or closed structures, as indicated in the preamble. Among the many examples I and mention the use of a mass made of litz Proximity effect, or inversely to the example of Figures 3, the proximity effect is achieved by the outer conductor. In a third example, I will describe the application of the third additional effect, due to the effects of ' couplings between conductors with resonant (and / or anti-resonant) lines.
Par définition, je l'ai déjà dit, il s'agit de coupler aux champs (électriques et /ou magnétiques) d'une structure de propagation, des éléments de lignes isolées, de longueur donnée : ce couplage va prélever de l'énergie (donc introduire une absorption, vu du conduc¬ teur chaud) à des fréquences correspondant à n λ /2 (pour une ligne couplée ouverte, demi-onde) ou à des fréquences correspondant à ( 2n- 1 ) .-φ- ( pour une ligne couplée, exitée en quart-d'onde) .By definition, I have already said, it is a question of coupling to the fields (electric and / or magnetic) of a propagation structure, elements of isolated lines, of given length: this coupling will take energy (therefore introduce an absorption, seen from the hot conductor) at frequencies corresponding to n λ / 2 (for an open coupled line, half-wave) or at frequencies corresponding to (2n- 1).-φ- (for a coupled line, terminated in quarter-wave).
Les "résonances" peuvent être élargies (dans le domaine fréquen¬ ce) dans la mesure, où les éléments de ligne sont eux-mêmes absorbants (par exemple résistifs, ou à effet peau) ou encore dans la mesure où ils sont placés près ou émergés dans un milieu dielectromagnetique absorbant (tel que les composés absorbants cités).The "resonances" can be widened (in the frequency domain) insofar as the line elements are themselves absorbent (for example resistive, or with skin effect) or even insofar as they are placed near or emerged in an absorbent dielectromagnetic medium (such as the absorbent compounds mentioned).
Dans la mesure, où je peux donc définir l'emplacement en fréquence de telles absorptions résonantes, de fixer leur intensité par le degré de couplage au conducteur d'excitation, je rajoute d'abord un effet d'absorption existante à toute absorption par ailleurs, et ce(s) rajout(s) peut être formé et placé à volonté, selon l' invention.To the extent, where I can therefore define the frequency location of such resonant absorptions, to fix their intensity by the degree of coupling to the excitation conductor, I first add an existing absorption effect to any absorption elsewhere , and this (s) addition (s) can be formed and placed at will, according to the invention.
Dans la Figure 5, j'indique le schéma général d'une telle ligne couplée, avec l'exemple d'une structure coaxiale, utilisant comme autre absorbant une couche de composite ferrimagnétique .In Figure 5, I indicate the general diagram of such a coupled line, with the example of a coaxial structure, using as other absorbent a layer of ferrimagnetic composite.
Dans cette figure,(P représente le conducteur , @ la couche de composite absorbant ferrimagnétique, ^} l'isolant et © la tresse de masse du câble. L'élément résonnant (J) est représenté comme une couche mince conductrice (ou résistive, ou effet peau) : elle s'étale seulement sur une certaine longueur géométrique α, de la structure, isolée par rapport aux autres conducteurs (ligne demi -onde ) , (Figure 5b). Sa lon- gueur "électrique" -i, sera réduite par le rapport de la constante de propagation de l'endroit, et c'est cette longueur réduite qui devra présenter le n.j-de l'effet de couplage. Bien entendu, le choix approprié de sections de longueur i yn, P„- etc permettra de placer des résonances dr absorption aux endroits souhaités du SDectre.In this figure, (P represents the conductor, @ the layer of ferrimagnetic absorbent composite, ^} the insulator and © the ground braid of the cable. The resonant element (J) is represented as a thin conductive layer (or resistive, or skin effect): it only spreads over a certain geometric length α, of the structure, isolated from the other conductors (half-wave line), (Figure 5b). Its "electric" length -i, will be reduced by the ratio of the propagation constant of the place, and it is this reduced length which will have to present the n.j -of the coupling effect. Of course, the appropriate choice of sections of length iy n , P „- etc. will allow absorption resonances to be placed at the desired locations of the SDectrum.
Sien entendu, un nomore αe telles sections couplées permet être déoosée, le long de la structure, pour multiplier les effets aDsor- bants.His course, a nomore ae such sections coupled perme t be déoosée along the structure, to multiply the effects have D Sorbonne Bants.
Bien entendu, l' influence αe chaque section sera fonction de l' intensité de son couplage avec le/les conducteurs chauds : où par exemple, la couche conductive 7 peut être placée autrement par rapport aux couches successives de la structure, et remplir seulement une par¬ tie de la circonférence ; en d'autres mots des bandes conductrices (ou résistives ou à effet Deau) peuvent être utilisées, ou encore des fais conαucteurs (ou résistifs ou effet peau) le long de la généra¬ trice αe la structure à prooogation. Avec de telles réalisations (à remolissage partiel) des lignes couplées de longueurs différentes (<.,-Cn,}\) peuvent être placées aux mêmes endroits de la structure.Of course, the influence of each section will depend on the intensity of its coupling with the hot conductor (s): where, for example, the conductive layer 7 can be placed differently with respect to the successive layers of the structure, and fill only one by ¬ tie of the circumference ; in other words conductive strips (or resistive or water effect) can be used, or alternatively conductive strips (or resistive or skin effect) along the genera¬ tion αe the structure prooogation. With such realizations (partial remolding) coupled lines of different lengths (<., - C n , } \) can be placed in the same places of the structure.
Une réalisation particulière utilise ainsi des fils conducteursA particular embodiment thus uses conductive wires
(résistifs ou a effet peau) sous forme αe tresse ouverte ; une autre, αes fils conαucteurs (résistifs ou a effet peau) intégrés αans le comoo- sita absorbant (et éventuellement coextruαés avec le mélange aosorbant) .(resistive or skin effect) in the form of an open braid; another, with its conductive wires (resistive or with skin effect) integrated into the absorbent como-sita (and possibly coextruated with the aosorbent mixture).
Une réalisation narticulièrement simole, utilisera ainsi un ou αes fils ou tresses de conαucteurs couD±és accompagnés d'un isolant à pertes, ou un ou des fils ou tresses (ou résistifs et/ou à effet peau) couDlés, représentant un/des conducteurs libres ou supplémentaires dans un câble (tel que le 2ème conducteur d'un coaxial "twm-ax" ou encore une tresse de blindage) . La simplicité et le prix de revient très bas d'une telle réalisation sont évidents.A particularly simulated embodiment, will thus use one or more wires or braids of elbowed conductors accompanied by a loss insulator, or one or more wires or braids (or resistive and / or skin effect) bent, representing a conductor (s) free or additional in a cable (such as the 2nd conductor of a "twm-ax" coaxial or even a shielding braid). The simplicity and the very low cost price of such an embodiment are obvious.
Les figures 5c et 5d indiquent les réalisations typiques quart d'onde (2n-l) -Ç- ; l'excitation en courant de l'élément couplé est réa¬ lisé par la connexion d'un côté, entre ce dernier et le conducteur cnaud ou la masse. L'intérêt αe cette réalisation réside dans la faci¬ lité de placer αes "résonances" aux fréquences DIUS basses ; l'inconvé¬ nient (dû à la connexion) n'existe pas quand la connexion est faite au moment de l'utilisation d'un bout de la structure, où l'on réunit simplement électriquement deux extrémités de conducteur, au niveau d'une prise de connexion.FIGS. 5c and 5d indicate the typical embodiments quar t of wave (2n-1) -Ç-; the power of the excitation element is coupled réa¬ Lisé by connecting one side, between the latter and the conduc t eur cnaud or mass. Interest ae this embodiment lies in the faci lity ¬ placing αes "resonances" USID at low frequencies; the inconvé¬ deny (due to connection) does not exist when the connection fai es t t e at the time of use from one end of the structure, where we met t just two ends electrically conductive, at a connection socket.
Quelques exemples pratiques démontrent ces aspects de l'inven¬ tion : Dans la figure 6, courbe A , sont reproduits les performances passe-bas de la réalisation selon la Figure 5a, (avec la géométrie et couche absorbantes de la Figure 1b) : avec une couche de couplage conductrice 7, de longueur 1 ≈ 11 cm, non connectée aux deux bouts (c'est à dire réalisation "A/2,). Cette couche a été réalisée sous forme de peinture conductrice circonférentielle fermé.Some practical examples demonstrate these aspects of the invention: In Figure 6, curve A, are reproduced the low-pass performance of the embodiment according to Figure 5a, (with the geometry and absorbent layer of Figure 1b): with a conductive coupling layer 7, length 1 ≈ 11 cm , not connected to the two ends (ie realization "A / 2,). This layer was carried out in the form of closed circumferential conductive paint.
On voit clairement l'addition des résonances demi-onde, à l'atténuation de fond du mélange composite absorbant.We can clearly see the addition of the half-wave resonances, to the background attenuation of the absorbent composite mixture.
Dans le cas de bandes noncirconférentielles, ou de simples fils le long de la génératrice, on a exactement les mêmes effets, avec des amplitudes de résonances plus réduites, dus au couplage plus faible de la ou des lignes couplées. En sens inverse, dans le cas de lignes couplées de façon plus importantes au conducteur central (ou conducteur extérieur) , l' amplitude des résonances augmentent.In the case of non-circumferential bands, or simple wires along the generator, we have exactly the same effects, with reduced amplitudes of resonances, due to the weaker coupling of the coupled line or lines. Conversely, in the case of lines more strongly coupled to the central conductor (or external conductor), the amplitude of the resonances increases.
Le même échantillon de cable, quand je connecte la section couplée à un bout du conducteur central (ou la tresse) donne les réso¬ nances en Xi 4, comme le démontre la tracé B de la Figure 6. Dans ce cas, j'ai l'avantage d'un couplage inductif important, même quand la ligne couplée est un/des simple(s) fil(s) le long de la génératrice.The same sample cable, when I connect the section coupled to one end of the central conductor (or the braid) gives the reso¬ nances in Xi 4, as shown in trace B in Figure 6. In this case, I the advantage of an important inductive coupling, even when the coupled line is one or more simple wire (s) along the generator.
Je vérifie aisément que les multiples des résonances A/2 ou X/4 ne sont pas placés exactement aux multiples des fréquences : comme déjà dit ces résonances sont liées à la constante de propogation inter¬ ne du câble, ou de la structure à propagation en général, elle-même dispersive, quand un milieu dispersif (telle qu'une couche de composite absorbant, par exemple) est présent.I easily verify that the multiples of the resonances A / 2 or X / 4 are not placed exactly at the multiples of the frequencies: as already said these resonances are linked to the constant of internal propulsion of the cable, or of the structure with propagation in general, itself dispersive, when a dispersive medium (such as a layer of absorbent composite, for example) is present.
Selon l'invention, je peux superposer de telles résonances ( A/2 et/ou X/4) à des fréquences choisies, et leur donner l'importance souhaitée, avec un couplage ad hoc. Selon l'invention encore, différen¬ tes résonances peuvent coexister sur la même longueur de câble, comme on démontrera avec l'exemple suivant.According to the invention, I can superimpose such resonances (A / 2 and / or X / 4) on selected frequencies, and give them the desired importance, with an ad hoc coupling. According to the invention also, differen¬ your resonances can coexist on the same cable length, as will be demonstrated with the following example.
Dans la Figure 7, dans une réalisation utilisant seulement des lignes couplées type A/2. j'ai utilisé la mise en oeuvre de la Figure 5a (courbe figure 6 A ) avec le segment couplé de Ion- gueur de 1 = 11 cm, mais ne couvrant que la moitié de la circonférence. L'autre moitié de la circonférence, comportant deux métallisations de deux fois la longueur de 5,1 cm, séparées de 8 mm.In Figure 7, in an embodiment using only coupled lines type A / 2. I used the implementation of Figure 5a (curve Figure 6 A) with the coupled segment of Ion- length of 1 = 11 cm, but covering only half the circumference. The other half of the circumference, comprising two metallizations twice the length of 5.1 cm, separated by 8 mm.
Si la résonance à A/2 (1 = 11 cm) est maintenant ou peu moins marquée, (vers 240 MHz), vers 500 MHz on trouve la résonance 3λ/2 (1=1 lcm) plus les résonances A/2 de deux sections de 1^ = 5,1 cm, résonance donc très marquée. Les résonances en 3\/2 (1„ = 5,1 cm) sont également apparentes.If the resonance at A / 2 (1 = 11 cm) is now or slightly less marked, (around 240 MHz), around 500 MHz we find the resonance 3λ / 2 (1 = 1 lcm) plus the resonances A / 2 of two sections of 1 ^ = 5.1 cm, therefore very marked resonance. The resonances in 3/2 (1 „= 5.1 cm) are also apparent.
Selon l' invention, il apparaît donc clairement que je peux "modeler" à volonté, en fréquence, en largeur de bande et en amplitude ces effets d'absorption additionnels et en particulier, les placer dans les fréquences basses (par exemple ^.100 MHz) et les fréquences très élevées ( > i GHz par exemple) pour compléter les spectres d'absorp¬ tion fixés liés aux absorptions ferro- et ferrimagnétiques.According to the invention, it therefore appears clearly that I can "model" at will, in frequency, in bandwidth and in amplitude these additional absorption effects and in particular, to place them in the low frequencies (for example ^ .100 MHz) and very high frequencies (> i GHz for example) to complete the fixed absorption spectra linked to ferro- and ferrimagnetic absorptions.
Evidemment, l' invention inclut une grande diversité de mises en oeuvre, en dehors des structures coaxiale décrites ci-dessus, comme °n verra plus loin.Obviously, the invention includes a wide variety of implementations, apart from the coaxial structures described above, as will be seen below.
Les quelques exemples, qui suivent, montrent quelques applica¬ tions industrielles des principes de lignes résonnantes couplées, en liaison avec d'autres utilisations de pertes.The few examples which follow show some industrial applications of the principles of coupled resonant lines, in connection with other uses of losses.
Dans un premier exemple, je considère le câble passe-bas selon la norme MIL-C-85485, avec sa caractéristique essentielle d'affaiblis¬ sement supérieur à 100 dB/m, au-delà de 1 GHz (et jusqu'à quelques 18 GHz) selon la réalisation de la Figure la. (La couche absorbante © en composite ferrimagnétique, peut être placée contre le conducteur φ, ou encore être placé sous la tresse (4) ( isolant (T) sur conducteur) , ou finalement être placée entre deux couches isolantes 3).In a first example, I consider the low-pass cable according to the MIL-C-85485 standard, with its essential characteristic of attenuation above 100 dB / m, beyond 1 GHz (and up to a few 18 GHz) according to the embodiment of Figure la. (The absorbent layer © in ferrimagnetic composite, can be placed against the conductor φ, or even be placed under the braid (4) (insulator (T) on conductor), or finally be placed between two insulating layers 3).
Pour obtenir une fréquence de "coupure" de 100 dB/m à 1 GHz, il suffit d'une mince couche absorbante (par exemple 0,1 mm), le ou les isolants a/ ont des épaisseurs du même ordre. Dans la figure 8, la trace A indique l'absorption du câble typique selon la norme (attei¬ gnant les 100 dB/m pour quelque 500 MHz) ; ce câble a un affaiblisse¬ ment (non souhaité) de quelque 2 dB/m à 10 MHz, définissant ainsi une "bande passante" (à faibles pertes) de quelque 10 MHz. L'introduction de segments de couplage (en \/2) de 16 cm et de 10 cm, avec éventuellement une troisième longueur intermédiaire, réalise des résonances d' absorption dans la gamme des fréquences de la pente d'atténuation (vers 120 à 200 MHz). En d'autres mots, _j' ai augmenté la pente naturelle de l'absorption, liée à ferrimagnétisme. .4ussï ιe pevx réaliser, selon l' invention, une "pente" de filtre beau¬ coup plus raide (par exemple 60 dB/octave) , ainsi que par ailleurs un bande passante, à 2 dB, qui augmentera jusqu'à quelque 30 MHz. Par ailleurs, l'absorption est supérieure à 100 dB à partir de 230 MHz.To obtain a "cut-off" frequency of 100 dB / m at 1 GHz, a thin absorbent layer (for example 0.1 mm) is sufficient, the insulator (s) has / have thicknesses of the same order. In FIG. 8, trace A indicates the absorption of the typical cable according to the standard (reaching 100 dB / m for some 500 MHz); this cable has an (unwanted) weakening of some 2 dB / m at 10 MHz, thus defining a "passband" (at low losses) of some 10 MHz. The introduction of coupling segments (in 1/2) of 16 cm and 10 cm, with possibly a third intermediate length, achieves absorption resonances in the frequency range of the attenuation slope (around 120 to 200 MHz). In other words, I have increased the natural slope of absorption, linked to ferrimagnetism. .4ussï ιe pevx realize, according to the invention, a much steeper filter "slope" (for example 60 dB / octave), as well as a bandwidth, at 2 dB, which will increase to around 30 MHz. In addition, the absorption is greater than 100 dB from 230 MHz.
L' addition, de fibres conductrices (résistives, à effet peau etc) de quelque cm à mm (par exemple, dans la masse du composite) , permettent , par ailleurs d' introduire les absorptions par résonances jusqu'à des fréquences de 50 GHz et plus, remplaçant l'absorption magné¬ tique du composite, qui disparait au-delà de quelques 10 GHz : ici, se superposent l'effet des fibres résonnantes, aux pertes diélectriques résiduelles du composite dielectromagnetique .The addition of conductive fibers (resistive, skin effect, etc.) of a few cm to mm (for example, in the mass of the composite), also makes it possible to introduce absorptions by resonances up to frequencies of 50 GHz. and more, replacing the magnetic absorption of the composite, which disappears beyond some 10 GHz: here, the effect of the resonant fibers is superimposed, on the residual dielectric losses of the dielectromagnetic composite.
Des résultats identiques peuvent être obtenus, si je remplace les sections couDlées plus ou moins concentriques, par des fibres de longueurs convenables, utilisant ainsi le principe du fonctionnement en "enchevêtré. L'utilisation de particules chirales, à la place de fi¬ bres, représente un cas type, avec à la fois des couplages électriques et magnétiques aux champs électromagnétiques de la structure.Identical results can be obtained, if I replace the more or less concentric cast sections, by fibers of suitable lengths, thus using the principle of "tangled" operation. The use of chiral particles, instead of fibers, represents a typical case, with both electrical and magnetic couplings to the electromagnetic fields of the structure.
Dans un deuxième exemple, js considère un câble multi conducteur blindé : en utilisant un ou plusieurs conducteurs (ou encore une tresse additionnelle, dans un câble à blindage multiple) en lignes couplées, j arrive à des solutions très faciles à mettre en oeuvre, en particu¬ lier si je désire introduire une/des absorptions aux fréquences plus basses. Je pars par exemple, d'un câble blindé, comportant trois con¬ ducteurs de phase (diamètre toron cuivre 1,20 mm : épaisseur couche absorbante composite 0,5 mm ; épaisseur isolant PVC extrudé 0,45 mm) sous écran.In a second example, js considers a shielded multi-conductor cable: by using one or more conductors (or even an additional braid, in a multi-shielded cable) in coupled lines, I arrive at solutions which are very easy to implement, by especially if I want to introduce absorption (s) at lower frequencies. For example, I start from a shielded cable, comprising three phase conductors (copper strand diameter 1.20 mm: thickness of absorbent composite layer 0.5 mm; thickness of insulating extruded PVC 0.45 mm) under screen.
Pour le mode commun, (les trois conducteurs réunis, par rapport à l'écran) dans la figure 9, le tracé A, montre l'affaiblissement dû au composite absorbant. En branchant l'un des conducteurs en segments résonnants A/4 (donc en coupant ce conducteur par endroits, et en réu¬ nissant un des deux côtés, aux conducteurs chauds), avec les longueurs 1 = 0,60 m, 1. = 1,05 m et 1, = 1,81 m, j'obtiens un "câble prolonga¬ teur-filtre", de longueur totale de 3,50 m ~.For the common mode, (the three conductors together, in relation to the screen) in Figure 9, trace A, shows the attenuation due to the absorbent composite. By connecting one of the conductors in Segmen t s resonant A / 4 (thus cutting this conductor in places, and réu¬ ning one of both sides, the hot conductors), with lengths 1 = 0.60 m, 1. = 1.05 m and 1 = 1.81 m, I get a "filter-extension cable", with a total length of 3.50 m ~.
J'obt iens 1 'affaiblissement du trace B, où V'ai donc "optimi¬ sé" les choix des fréquences de résonances pour obtenir un effet plus large bande. Ainsi les fréquences de 6,6 MHz et 20,3 MHz correspondent aux résonances A/4 et 3 XI 4 du tronçon 1. = 1,81 m, 11,5 MHz et 34,8 MHz correspondent aux résonances de la longueur 1„ = 1,05 m et 20,3 MHz et 64 MHz aux résonances de la longueur 1, = 0,60 m).I obtain the weakening of trace B, where I have therefore "optimized" the choices of resonance frequencies to obtain a wider band effect. Thus the frequencies of 6.6 MHz and 20.3 MHz correspond to the resonances A / 4 and 3 XI 4 of the section 1. = 1.81 m, 11.5 MHz and 34.8 MHz correspond to the resonances of the length 1 „ = 1.05 m and 20.3 MHz and 64 MHz at resonances of length 1, = 0.60 m).
Dans un troisième exemple dans la prolongation de l'exemple ci-dessus, j' indiquerai la synthèse globale d'un spectre d' atténuation donnée, par l' addition des différents effets selon l' invention, par une structure fabriquée en continu.In a third example in the extension of the example above, I will indicate the overall synthesis of a given attenuation spectrum, by the addition of the various effects according to the invention, by a structure manufactured continuously.
L'atténuation recherchée (pour une longueur totale de 3,50 m) est de 0,9 dB à 1 MHz, de 3,8 dB à 3 MHz, de 10 dB à 10 MHz, de 18,4 dB à 10 MHz et supérieur à 20 dB au-delà.The attenuation sought (for a total length of 3.50 m) is 0.9 dB at 1 MHz, 3.8 dB at 3 MHz, 10 dB at 10 MHz, 18.4 dB at 10 MHz and greater than 20 dB beyond.
~s vérifie facilement que :~ s easily verifies that:
la solution avec le mélange absorbant (décrit) seul n'est pas possible : En effet, il faudrait un concentration en volume de quelque 76 % et qui n'est plus extrudable facilement.the solution with the absorbent mixture (described) alone is not possible: Indeed, it would require a volume concentration of some 76% and which is no longer easily extrudable.
Alors : les caractéristiques souhaitées peuvent être obte¬ nues selon l'invention :Then: the desired characteristics can be obtained according to the invention:
- par l' addition à la structure à composite absorbant (selon la figure lb) (avec une légère augmentation de la concen¬ tration en ferrite à 73 %, extrudable) de l'effet des segments couples résonnants (selon la Figure 9).- by adding to the absorbent composite structure (according to Figure 1b) (with a slight increase in the ferrite concentration to 73%, extrudable) of the effect of the resonant couples segments (according to Figure 9).
- par l' addition à la structure à composite absorbant stan¬ dard (selon la figure lb) de l'effet peau artificiel (selon la figure 3b) sur le conducteur sous la tresse. par l' addition à la structure à composite absorbant (selon la figure lb) de l'effet peau artificiel (d'un côté seu¬ lement) (selon la figure 3b) avec l'effet de segments couples résonnants (selon la figure 9).- By adding to the standard absorbent composite structure (according to Figure 1b) the artificial skin effect (according to Figure 3b) on the conductor under the braid. by adding to the absorbent composite structure (according to FIG. 1b) the artificial skin effect (on one side only) (according to FIG. 3b) with the effect of resonant couples segments (according to FIG. 9 ).
Ceci est facilement vérifié par la modélisation selon les prin¬ cipes décrits dans ma publication "Absorptive Low-Pass Cables : State of the Art and an Outlook to the Future", IEEE EMC Washington, 23-25 August 1983.This is easily verified by modeling according to the principles described in my publication "Absorptive Low-Pass Cables: State of the Art and an Outlook to the Future", IEEE EMC Washington, 23-25 August 1983.
Maintenant, il est évident que l'on peut obtenir plus facile¬ ment des absorptions aux fréquences plus basses, en utilisant des struc¬ tures en hélice classiques ou encore en "coaxial inverse" (brevet Fran¬ ce n° 2.593.329) , avec l'utilisation des diverses techniques "addition¬ nelles" décrites :Now, it is obvious that it is easier to obtain absorptions at lower frequencies, by using conventional helical structures or even "reverse coaxial" (French patent n ° 2,593,329), with the use of the various "additional" techniques described:
Dans un quatrième exemple, j'indique une réalisation en hélice (2 conducteurs cuivre isolés de diamètre 0,75 mm, en parallèle, bobinés au pas de 3 mm sur une âme absorbante composite de diamètre 2.5 mm t metallisation résistive (ouverte circonférentiellement) de résistance lOΛ/m ; couche externe avec l' absorbant composite décrit de diamètre 5,5 mm ; tresse masse).In a fourth example, I indicate a helical embodiment (2 insulated copper conductors of diameter 0.75 mm, in parallel, wound in steps of 3 mm on a composite absorbent core of diameter 2.5 mm t resistive metallization (open circumferentially) resistance 10 / m; outer layer with the composite absorbent described, diameter 5.5 mm; mass braid).
Dans la figure 10, courbe A indique l'atténuation d'un câble de longueur de 2,20 m en l'absence de la tresse résistive ; la courbe B en présence de cette tresse, connectée d'un côté au conducteur cen¬ tral (couplage X/4). Cet exemple montre clairement la possibilité d' étendre l' atténuation passe-bas vers les fréquences du MHz : vers 1,7 MHz se situe la résonance A/4, vers 6 MHz se situe la résonance 3À/4.In figure 10, curve A indicates the attenuation of a cable with a length of 2.20 m in the absence of the resistive braid; curve B in the presence of this braid, connected on one side to the central conductor (coupling X / 4). This example clearly shows the possibility of extending the low-pass attenuation to MHz frequencies: around 1.7 MHz is the A / 4 resonance, around 6 MHz is the 3A / 4 resonance.
Cet exemple montre aussi, l'utilisation d' éléments résistifs, pour les raisons citées plus haut : en effet, l'affaiblissement réduit du composite a ces fréquences, donnerait lieu à des résonances à bande très étroite aux fréquences ci-dessus, sans l' introduction d'un "amor- tissement des effets résonnants. Le fil d' allumage,- décrit dans le brevet France cité en préam¬ bule, est un autre exemple de structure hélicoidale, utilisant un absor¬ bant compos'îte dielectromagnetique , mais cette fois-ci ouverte : le principe de l' addition de l'effet sections couplées, de l'effet des pertes de proximité, et de l'effet peau artificiel s' applique selon l 'invention.This example also shows, the use of resistive elements, for the reasons mentioned above: indeed, the reduced weakening of the composite at these frequencies, would give rise to very narrow band resonances at the above frequencies, without l introduction of "damping of resonant effects. The ignition wire, - described in the France patent cited in the introduction, is another example of a helical structure, using a dielectromagnetic absorber, but this time open: the principle of adding the effect of coupled sections, of the effect of proximity losses, and of the artificial skin effect is applied according to the invention.
Dans un cinquième exemple, l' ai utilisé l'effet oeau artificiel , à la place de l'utilisation d'un composite absorbant : dans cet exemple donc, dans le sens de l' invention, je grefferai des segments de lignes couplées.In a fifth example, I used the artificial water effect, instead of using an absorbent composite: in this example therefore, in the sense of the invention, I will graft segments of coupled lines.
Le câble considéré est un twinax, réalisé de la façon suivante :The cable considered is a twinax, made as follows:
2 conducteurs diamètre cuivre 0,78mm ; isolés diamètre 1,20 mm Tefzel et assemblés en torsades ; recouvert d'une tresse serrée réalisée en méplat permallov de 0,04 mm (résistance longitudimale 2.5 SLlm) , isolant te f Ion d' épaisseur 0,2 mm, tresse externe en cuivre.2 0.78mm copper diameter conductors; 1.20 mm Tefzel insulated and twisted together; covered with a tight braid made of 0.04 mm permallov flat (longitudinal resistance 2.5 SLlm), insulating material 0.2 mm thick, external copper braid.
La figure 11 montre les affaiblissements obtenus avec une telle structure : le tracé A indique l' affaiblissement quand la tresse mtern- ne est reliée à la tresse externe, tout le long : il s'agit de l'atté¬ nuation dû uniquement à l'effet peau artificiel (brevet cité). Les valeurs d' atténuation sont typiques pour une autre utilisation de câbles passe-bas selon la Norme MIL-C-85485 (fabriqué par la Société Gore) .Figure 11 shows the attenuations obtained with such a structure: trace A indicates the attenuation when the external braid is connected to the external braid, all along: it is the attenuation due only to the 'artificial skin effect (patent cited). The attenuation values are typical for another use of low-pass cables according to Standard MIL-C-85485 (manufactured by the company Gore).
Quand ηe déconnecte la tresse interne magnétique, pour la re¬ connecter en un seul bout, je réalise un segment couplé X/4 , =t j'obtiens l'atténuation du tracé B, montrant les effets de la ligne cou¬ plée A 14. Dans cet exemple, le bout de la tresse résonnante est relié (en bout de ligne) à la tresse de cuivre, selon la figure 5d, donnant un meilleur couplage pour ce type de câble multiconducteur .When ηe disconnects the internal magnetic braid, to reconnect it in one end, I make a coupled segment X / 4, = t I obtain the attenuation of the trace B, showing the effects of the line coupled ¬ A 14 In this example, the end of the resonant braid is connected (at the end of the line) to the copper braid, according to FIG. 5d, giving better coupling for this type of multicore cable.
Cet exemple est intéressant, dans la mesure où l'atténuation pour le mode commun (figure 10) est important ; l' atténuation du mode différentiel (affaiblissement de la ligne représentée par les deux conducteurs internes) est négligeable, réalisation type donc selon les principes du brevet France n° 2.593.329. Finalement, la grande largeur des pointes d' absorption, dans les domaines fréquences, sont ici le résultat d'un segment couplé résis¬ tant et à effet peau.This example is interesting, since the attenuation for the common mode (figure 10) is important; the attenuation of the differential mode (weakening of the line represented by the two internal conductors) is negligible, typical implementation therefore according to the principles of French patent n ° 2,593,329. Finally, the large width of the absorption peaks, in the frequency domains, are here the result of a resisting and skin effect coupled segment.
Il est évident, par ailleurs, que l' adjonction de segments couplés résonnants à fréquences plus élevées, analogues au principe de la réalisation du tracé B de la Figure 8 permet la reproduction de l' atténuation demandée par la norme MIL-C-85485 selon le tracé A de cette même figure.It is evident, moreover, that the addition of resonant coupled segments at higher frequencies, analogous to the principle of the realization of trace B of FIG. 8 allows the reproduction of the attenuation requested by standard MIL-C-85485 according to line A of this same figure.
Dans un sixième exemple, je considère un faisceau de conduc¬ teurs, un câble plat ou encore des stripline, microstripline etc : Je peux réaliser le principe des couplages résonnants en utilisant des conducteurs libres, à côté de conducteurs chauds (l'ensemble entouré par exemple de deux conducteurs de masse ou encore d'une surface de masse). L' atténuation additionnelle peut être introduite par une surface en composite absorbant, par les conducteurs à effet peau artificiel etc.In a sixth example, I consider a bundle of conductors, a flat cable or stripline, microstripline etc: I can realize the principle of resonant couplings by using free conductors, next to hot conductors (the whole surrounded by example of two ground conductors or of a ground surface). Additional attenuation can be introduced by an absorbent composite surface, by artificial skin effect conductors etc.
L'application des effets de pertes par proximité, peau arti- ficiel et de segments couplés à d'autres structures ouvertes est évidente : Je peux citer pour exemple un câble absorbant, à couche externe de composite absorbant (sur le blindage) , à laquelle j'appli¬ que des segments couplés et/ou l'effet peau artificiel , selon l'inven¬ tion. Je peux citer, comme autre exemple de structure ouverte, le simple fil de câblage absorbant, composé par les éléments de structure 1, 2, 3 dans la figure la, ce fil étant placé près d'une masse. Il s'agit ici d'une réalisation - type de câblage, le fil étant proche d'une paroi métallique, ou placé dans un faisceau de câblage.The application of the effects of losses by proximity, artificial skin and segments coupled to other open structures is obvious: I can cite for example an absorbent cable, with an outer layer of absorbent composite (on the shield), to which I only apply coupled segments and / or the artificial skin effect, according to the invention. I can cite, as another example of an open structure, the simple absorbent wiring wire, composed by the structural elements 1, 2, 3 in FIG. La, this wire being placed near a ground. This is an embodiment - type of wiring, the wire being close to a metal wall, or placed in a wiring harness.
L'action additionnelle de l'effet peau artificiel, de l'effet de lignes couplées, de l'effet de proximité, outre celle d'influencer la courbe d'absorption globale, selon l' invention, va diminuer l'influ¬ ence d'une variation de la distance de la masse, par l'action privilé- giée sur les éléments série de la ligne. Dans un septième exemple, je considère une autre structure électromagnétique ouverte, soumise à une onde transversale électromagné¬ tique non guidée. L'exemple d'une surface absorbante, pour couvrir les parois conductrices d'une chambre anéchoiqueε est typique : dans une telle réalisation, ie peux utiliser du ferrite compact, mais dont on connaît aussi les limitations des performances en basse et en très hautes fréquences. Selon l' invention, l'absorption ferri- et ferromagné¬ tique intrinsèque de ce ferrite, peut être complétée, par une ou des couches à effets de couplages absorbants demi-onde décrit. Par exemple, des fibres ou bandes métalliques sont incluses /insérées dans le ferrite, ou à sa surface entre les plaques pour apporter l' atténuation addition¬ nelle recherchée. Selon l' invention aussi, une couche d'effet peau artificiel peut compléter cette réalisation : tout simplement les tuiles de ferrite sont posées sur une surface conductrice ferrimagnétique, réalisant, à la fréquence considérée, l'effet peau dans son épaisseur.The additional action of the artificial skin effect, of the effect of coupled lines, of the proximity effect, in addition to that of influencing the overall absorption curve, according to the invention, will reduce the influence. of a variation of the distance from the mass, by the privileged action on the series elements of the line. In a seventh example, I consider another open electromagnetic structure, subjected to an unguided electromagnetic cross wave. The example of an absorbent surface, to cover the conductive walls of an anechoic chamber is typical: in such an embodiment, ie can use compact ferrite, but of which we also know the performance limitations at low and very high frequencies . According to the invention, the intrinsic ferri- and ferromagné¬ absorption of this ferrite can be supplemented by one or more layers with half-wave absorbent coupling effects described. For example, metallic fibers or bands are included / inserted in the ferrite, or on its surface between the plates to provide the additional attenuation sought. According to the invention also, an artificial skin effect layer can complete this embodiment: quite simply the ferrite tiles are placed on a ferrimagnetic conductive surface, achieving, at the frequency considered, the skin effect in its thickness.
Dans un huitième exemple, des perles/tubes de ferrite compact sont utilisés pour réaliser des filtres passe-bas pour des inductances de mode commun ou encore des filtres en traversée. L'utilisation des effets peau artificiel et /ou des segments couplés résonnants, permet l' amélioration de l'affaiblissement, en particulier aux basses fréquen¬ ces et aux très hautes fréquences.In an eighth example, compact ferrite beads / tubes are used to make low-pass filters for common-mode inductors or even cross-over filters. The use of artificial skin effects and / or resonant coupled segments allows improvement of the weakening, in particular at low frequencies and at very high frequencies.
Dans le même ordre d'idées, les additions d' absorption selon l' invention, s' appliquent aux joints hyper fréquences : en particulier l' addition des éléments de lignes couplées à un composite dielectroma¬ gnetique, est intéressant pour les joints de four micro-ondes, où l'effet de résonance permet de Favoriser des qualités particulières, telles que la suppression d'harmoniques, la réduction des fuites à l'ouverture de la porte, etc. In the same vein, the absorption additions according to the invention apply to hyper frequency joints: in particular the addition of line elements coupled to a dielectromagnetic composite is advantageous for oven joints microwaves, where the resonance effect makes it possible to favor particular qualities, such as the suppression of harmonics, the reduction of leaks when the door is opened, etc.
Dans un exemple final, je considère l' application de mon inven¬ tion aux structures de mon brevet France 2.τ~^ .657 , avec en parti¬ culier l' application aux fils et câbles absorbants, en liaison avec des composants localisés, tel que par exemple un filtre-prolongateur, comportant une longueur déterminée de fil /câble électrique αe liaison, et un ou des composants localisés au oout, tels que des inductances et capacités : les effets de pertes additionnels αécrit dans cette invention s' appliquent ici pour améliorer les performances.In a final example, I e consider the application of my inven¬ tion to the structures of my patent France 2 ~ τ ^ .657, with parti¬ ticular application to absorbent son and cables in conjunction with localized components , such as for example a filter-extender, comprising a determined length of electric wire / cable with connection, and one or more components located at the point, such as inductances and capacitances: the effects of additional losses written in this invention apply here to improve performance.
Par exemple, un tel prolongateur- filtre peut être réalisé avec le fil Litz, selon, l' invention, et/ou avec l'effet peau artificiel, et/ou encore les résonances par segments couplés : je mettrai en oeuvre, avantageusement le fait que la longueur déterminée du cordon permet d'obtenir des effets de couplage déterminés, dont je placerai la/les résonances dans la gamme des fréquences, où les composants localisés introduisent des effets perturbateurs (tel que des résonances de compo¬ sants self-résonances dues à la cascade des composants et/ou résonances mter faciales) .For example, such an extension filter can be produced with the Litz wire, according to the invention, and / or with the artificial skin effect, and / or the resonances by coupled segments: I will use, advantageously the fact that the determined length of the cord provides specific coupling effects, which will set the jth / resonances in the frequency range, wherein the components located introduce disruptive effects (such as self-resonances of compo¬ nents resonances due to the cascade of components and / or facial mter resonances).
Dans la figure 12, je considère l' affaiblissement au moae com¬ mun de deux assemblages de câbles-filtres du marché (EMC-CORD Eupen) utilisant une inductance composant de 1,2 mH dans la prise secteur ; une longueur de câble blindé composite absorbant de 2 m, et ouvert a l'autre bout (tracé A) ou comportant, à l'autre bout une capacité à la masse de 2.2 nF (tracé B).In Figure 12, e j considers the weakening in moae com¬ mon two cables filter Marketplace assemblies (EMC-CORD Eupen) using a 1.2 mH inductor component in the outlet; a length of absorbed composite shielded cable of 2 m, and open at the other end (line A) or comprising, at the other end a capacity to ground of 2.2 nF (line B).
L' utilisation de la technique des effets proximité (selon l'invention) permet d'obtenir à peu près les mêmes atténuations, sans le composite absorbant.The use of the proximity effects technique (according to the invention) makes it possible to obtain approximately the same attenuations, without the absorbent composite.
Par ailleurs, l'utilisation de l'effet de lignes couplées (avec une ligne résonante en X/4, utilisant une couche conductrice addition¬ nelle) sur la longueur de 2 m, est d'une implémentation immédiate : elle permettrait de réaliser l' atténuation du tracé B avec le cordon sans capacité A : en d'autres mots, permet de supprimer les capacités et d'obtenir une réalisation "première monte" à hautes performances, c'est à dire où l' utilisateur oranche seulement 2 ou 3 conducteurs lors du montage de son appareil. In addition, the use of the effect of coupled lines (with a resonant line in X / 4, using an additional conductive layer) over the length of 2 m, is of an immediate implementation: it would make it possible to realize the attenuation of the route B with the cord without capacity A: in other words, makes it possible to remove the capacities and to obtain a high-performance "original equipment" production, that is to say where the oranche user only 2 or 3 conductors when mounting his device.

Claims

Revend! ca. tions : Resell! it. tions:
1. Structures de propagation électromagnétiques absorbantes, utilisant des pertes intrinsèques aux matériaux électromagnétiques de la structure, dans lesquels on élargit /augmente/ façonne l' absorption dans le domaine fréquence, par1. Absorbing electromagnetic propagation structures, using losses intrinsic to the electromagnetic materials of the structure, in which the absorption in the frequency domain is widened / increased / shaped, by
l' addition de pertes équivalentes série dans le/les par¬ ties conductrices de la structure, par l'utilisation seule ou combinée des effets de proximité (courant Foucault) , d'effet peau articifiel, et /ou de lignes conductrices résonantes couplées .the addition of equivalent series losses in the conductive part (s) of the structure, by the single or combined use of proximity effects (eddy current), of articular skin effect, and / or of coupled resonant conductive lines.
cette/ces additions étant choisies, pour que leur spectre d' absorption complète l' absorption de la structure dans le domaine fréquence, compensant ainsi les insuffisances de l' absorption essentiellement en parallèle, des maté¬ riaux diélectromagnétiques de la structure.this / these additions being chosen, so that their absorption spectrum completes the absorption of the structure in the frequency domain, thus compensating for the insufficiencies of the absorption essentially in parallel, of the dielectromagnetic materials of the structure.
2. Structure selon la revendication précédente et dans laquelle l'effet de pertes série, seul ou additionnel, consiste en l'effet peau "artificiel". c'est à dire l' introduction d'une mince couche à haute perméabilité à la surface de/des conducteurs de la struc¬ ture.2. Structure according to the preceding claim and in which the series loss effect, alone or additional, consists of the "artificial" skin effect. that is to say the introduction of a thin layer with high permeability on the surface of the conductors of the structure.
3. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle le/ les couches à effet peau "artificiel" et/ou les couches diélectromagnétiques absorbantes sont mises en oeuvre, par un des matériaux dont la perméabilité augmente avec l'amplitude du signal électromagnétique (avant de décroître vers la saturation) .3. Structure according to one of claims 1 or 2 in which the layer (s) with "artificial" skin effect and / or the absorbing dielectromagnetic layers are used, by one of the materials whose permeability increases with the amplitude of the signal electromagnetic (before decreasing towards saturation).
4. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2 dans les¬ quelles, l'effet de pertes série, seules ou additionnelles, consiste en l'effet de proximité dû aux courants Foucault des conducteurs iso¬ lés, assemblés en "Litz", par des fréquences et géométries de fils où l'effet peau joue pour chaque brin d'assemblage. 4. Structure according to one of claims 1 or 2 in which, the effect of series losses, alone or additional, consists of the proximity effect due to the eddy currents of the isolated conductors, assembled in "Litz" , by frequencies and geometries of wires where the skin effect plays for each strand of assembly.
5. Structure selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lesquelles l'effet de segments résonnants couplés électriquement, est mis en oeuvre par des éléments de ligne, placés le long de la structure, de longueur demi-onde et multiples, ces éléments étant isolés.5. Structure according to one or more of the preceding claims, in which the effect of electrically coupled resonant segments is implemented by line elements, placed along the structure, of half-wave length and multiples, these elements being isolated.
6. Structure selon l'une des revendications 1 à 4, dans lesquelles l'effet de segments résonnants couplés magnétiquement, est réalisé par les éléments de ligne, placés le long de la structure, de longueur quart-d'onde et multiples, ces éléments étant connectés aux conducteurs (internes ou externes) de la structure.6. Structure according to one of claims 1 to 4, in which the effect of resonant segments magnetically coupled, is produced by the line elements, placed along the structure, of quarter-wavelength and multiples, these elements being connected to the conductors (internal or external) of the structure.
7. Structure selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes dans lesquelles les segments sont réalisés sous forme de bons conducteurs, de conducteurs résistifs et /ou à effet peau, et /ou à effet proximité, entourant plus ou moins le/les conducteurs principaux; et disposés à l'interface des différentes couches de la structure, ou placés à la surface de l'une d'entre elles.7. Structure according to one or more of the preceding claims in which the segments are produced in the form of good conductors, resistive conductors and / or with skin effect, and / or with proximity effect, more or less surrounding the main conductor (s) ; and arranged at the interface of the different layers of the structure, or placed on the surface of one of them.
8. Structure selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes dans lesquelles les segments sont placés à l'intérieur d'une des couches de la structure, avec le cas particulier de 1' insertion de fibres, ou bandes, de longueur convenable, mélangées, à la surface ou dans des matériaux ferrimagnétiques ou composite dielectromagnetique absorbant.8. Structure according to one or more of the preceding claims in which the segments are placed inside one of the layers of the structure, with the specific case of the insertion of fibers, or strips, of suitable length, mixed , on the surface or in ferrimagnetic materials or absorbent dielectromagnetic composite.
9. Structure selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lesquelles les pertes diélectromagnétiques, essentiellement en dérivation (selon la formalisation Kirchhoff) sont dues à des matériaux composites absorbants, comportant des particules ferro- / ferrimagnétiques .9. Structure according to one or more of the preceding claims, in which the dielectric losses, essentially in derivation (according to the Kirchhoff formalization) are due to absorbent composite materials, comprising ferro- / ferrimagnetic particles.
10. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lesquelles les pertes diélectromagnétiques, essentiellement en dérivation, sont dues à des matériaux magnétiques compacts, tels que des ferrites, etc.10. Structure according to one of claims 1 or 2, in which the dielectric losses, essentially in derivation, are due to compact magnetic materials, such as ferrites, etc.
11. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lesquelles l'ensemble des spectres d'absorption est placé de telle sorte à se compléter dans un domaine de fréquence large, ceci afin de représenter une courbe de réponse régulière donnée. 11. Structure according to one of claims 1 or 2, in which the set of absorption spectra is placed so as to complement each other in a wide frequency domain, this in order to represent a given regular response curve.
22. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lesquelles l'ensemble des spectres d' absorption est placé de telle sorte à se compléter dans un ou plusieurs domaines de fréquence étroits, ceci afin de représenter une courbe de réponse type "coupe-bande" . 22. Structure according to one of claims 1 or 2, in which the set of absorption spectra is placed so as to complement each other in one or more narrow frequency domains, this in order to represent a typical response curve " tape cutter ".
13. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lesquelles le façonnage du spectre d' aborption augmente la pente du spectre d' absorption, et de ce fait, augmente la bande passante de la structure .13. Structure according to one of claims 1 or 2, wherein the shaping of the absorption spectrum increases the slope of the absorption spectrum, and therefore increases the bandwidth of the structure.
14. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lesquelles est utilisé un (ou des) conducteur(ε) ou blindage de la structure, disponibles pour une connexion en lignes couplées.14. Structure according to one of claims 1 or 2 in which is used a (or) conductor (ε) or shielding of the structure, available for connection in coupled lines.
15. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lesquelles la structure à propagation est de taille ramassée, représentant un composant électronique.15. Structure according to one of claims 1 or 2, in which the propagation structure is of picked size, representing an electronic component.
16. Structure selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, dans lesquelles la structure utilisée seule en tant que fonction ou dans un système global, avec en particulier la combinaison avec des composants localisés (inductance, capacités, etc) qui sont placés aux extrémités de la structure, ces composants pouvant comporter leurs propres spectres d' absorption. 16. Structure according to one or more of the preceding claims, in which the structure used alone as a function or in a global system, with in particular the combination with localized components (inductance, capacitors, etc.) which are placed at the ends of the structure, these components possibly having their own absorption spectra.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4920233A (en) * 1988-08-23 1990-04-24 Cooper Industries, Inc. Audio cable
EP0520599A2 (en) * 1991-06-24 1992-12-30 Champlain Cable Corporation Shielded wire and cable
EP0565464A1 (en) * 1992-04-07 1993-10-13 A.E.M.C., Société à Responsabilité Limitée Method for damping electromagnetic waves, especially in a Faraday cage

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