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WO 98/16094 PCT/F'Rg7/01786
PROCÉD~ DE FABRICATION D'UNI CONDU~u~, OU CIRCUIT,
~LECTRI~UE COMPENSÉ EN PARASITES RADIO~LECTRIOUES
TELS OUE MICRO-DÉCHARGES ET CONDUCTEUR
OU CIRCUIT CORRESPONDANT
La présente invention est relative à un procédé de
fabrication d'un conducteur, ou circuit, électrique compensé
en parasites radioélectriques, tels que les micro-décharges,
et au conducteur ou circuit électrique obtenu par ce
procédé.
Dans le domaine du tra:Ltement des signaux électri-
ques puis de leur stockage ou. de leur transformation en
phénomènes sensoriels, directem,ent perçus par les récepteurs
physiologiques humains, de nombreux travaux ont été effec-
tués jusqu'à ce jour afin de maintenir, sinon améliorer, le
rapport signal à bruit après chaque transformation, due au
traitement, dans le but d'améliorer la restitution et donc
la perception de ces phénomènes sensoriels.
Une telle préoccupat.ion n'est d'ailleurs pas
spécifique au seul domaine des phénomènes sensoriels, tels
que la restitution des sons, mai.s apparaît également dans le
domaine beaucoup plus large de la création de signaux
électroniques, leur transmissi.on, leur stockage et leur
utilisation par des transducteurs électroniques ou électri-
ques spécialement adaptes à cet: effet.
En ce qui concerne plus particulièrement le domaine
de la création, du traitemen1, du stockage puis de la
restitution du son en technique haute fidélité, notamment,
domaine HiFi,~certains auditeurs audiophiles, particulière-
ment avertis, constatèrent e!t signalèrent, dès 1970,
percevoir des variations sensibles de sonorité de chaînes
HiFi en fonction de la nature des câbles de liaison amplifi-
cateur de puissance - haut-parleurs ou enceintes acousti-
ques.
Certains n'hésitèrent pas, en outre, à constater des
différences de musicalité encore plus sensibles, à leur
avis, lors du changement des câ.bles de modulation reliant,
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par exemple, une source telle qu'un lecteur de disque, un
disque microsillon ou un tuner a l'entrée de l'amplificateur
de puissance, voire du pré-amplificateur.
Des études rapides menées par des physiciens
reconnus, démontrèrent, à juste titre, que la résistance en
ohms de ces fils ou câbles de liaison les plus résistifs
était très inférieure à l'impédance des haut-parleurs ou
enceintes acoustiques, a fortiori à l'impédance d'entrée des
amplificateurs ou préamplificateurs, et, qu'en conséquence,
une telle variabilité présentait un caractère avant tout
subjectif.
Une étude plus complète, basée sur la théorie des
lignes électriques, permit de prendre en compte l'ensemble
des caractéristiques localisées ou réparties susceptibles
d'affecter la transmission et donc la restitution de ces
signaux, c'est-à-dire en fait à l'ensemble des signaux
engendrés à partir d'une source ou rayonnés dans l'espace
radioélectrique.
Pour une liaison amplificateur - haut-parleur, le
schéma équivalent peut etre ramene , ainsi que représenté en
figure la, à :
- une capacité C entre conducteurs, fonction de la
dimension géométrique des cables et de la nature des
isolants électriques ;
- une inductance L répartie en deux éléments L/2,
correspondant au champ magnétique produit par le courant
circulant dans les conducteurs ;
- une impédance interne Zi, pour chaque conducteur
comportant une partie résistive et une partie inductive due
à l'effet de peau, sur la surface des conducteurs, et à un
effet de proximité de ces derniers.
En ce qui concerne l'effet de peau ou effet Kelvin,
on rappelle que ce phenomène se caractérise par le fait
qu'en courant alternatif, la densite de courant diminue,
avec la fréquence, au centre du conducteur, et augmente à la
périphérie, ainsi que représenté en figure lb.
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Pour ce phénomène, la profondeur de pénétration ~ en metre
est donnée par la relation :
= ~' P (1)
~ ~o f
relation dans la~uelle :
p désigne la résistivité du conducteur en n x m ;
yO = 4 n 10-'
désigne la perméabilité du vide ;
f désigne la fréquence du signal transmis en Hz.
Compte tenu de ce phénoml~ne, en raison de la diminu-
tion de la surface réelle de conduction du conducteur, il
est possible de définir une fréquence de coupure fc associée
à un rayon r de conducteur de nature déterminée :
fc = K2.p (2)
2rc. r2. ,uO
relation dans laquelle :
K = 1,910852
r désigne le rayon du conducteur,
p et ,uO ayant été définis précédemment.
Le rayon maximal du conducteur pour une fréquence maximale
à transmettre fc est donné par :
r = K ' p (3)
~ 2~.fc.,uo
Ainsi, pour le cuivre, fc = 20 k~lz, on obtient r = 0,623 mm,
soit ~ = 2r = 1,25 mm.
Les profondeurs de pénetration sont données par :
f Hz ~ mm
20,6
100 6,52
35 1000 2,06
10 kHz 0,65
100 kHz 0,206
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Ces résultats montrent que cette profondeur varie beaucoup
en fonction de la fréquence du signal transmis, précisément
dans la gamme audiofréquence.
En conséquence, il est préconisé en matière de technique
HiFi de réaliser des liaisons de modulation au moyen d'un
conducteur à un brin de diamètre inférieur à 6/10 de mm, la
liaison entre amplificateur et enceintes acoustiques étant
réalisée au moyen de brins de 5/10 à 6/10 de mm mis en
parallèle pour obtenir des câbles de section comprise entre
1,5 à 3 mm2, en fonction de la longueur, chaque brin étant
isolé individuellement. Toute utilisation de cables de
section supérieure présente pour seul effet réel une moindre
atténuation des signaux aux fréquences basses et donc un
effet de "relèvement" relatif de ces dernières.
Outre les phénomènes précités, en particulier pour
ce qui concerne les cables de liaison amplificateur -
enceintes acoustiques, ces derniers peuvent être soumis,
ainsi qu'illustré en figure lc, à un effet de proximité.
Cet effet n'apparaît que lors de la transmission de signaux
p~riodiques ou pseudo-périodiques, aux fréquences élevées,
les courants circulant dans les conducteurs parallèles
aller-retour ayant pour e~fet de minimiser le flux magnéti-
que émis.
Un calcul approché permet d'établir aux fréquences hautes,
supérieures à 10 kHz dans le domaine audiofréquence, une
valeur d'impédance linéique des cables de transmission
tenant compte tant de l'effet de peau que de l'effet de
proximité, pour deux conducteurs de section circulaire
parallèles de diamètre ~ et dont les axes centraux sont
distants de D.
Cette impédance linéique, exprimée en Q/m, vérifie la
relation :
Zi = ~ (4)
Pm x ~ K ~2
2 D2
-
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Dans cette relation, K, p et ~ sont les paramètres définis
précedemment dans le cadre du phénomène de l'effet de peau,
Pm représente le périmètre de chaque conducteur. Le produit
Pm x ~ représente la section utile offerte au courant et le
terme (l - K ~2 ) représente la contribution de l'effet
2 D2
de proximité. Cette contribution est toutefois négligeable
dès que D >> ~.
La relation (4) précéden1ce est essentielle, car elle
permet d'établir, contrairement à des conclusions ou
pratiques peu convaincantes, que des conducteurs présentant
une meme résistance ohmique et un même rapport ~/D ont un
comportement rigoureusement identique en fonction de la
fréquence du signal transmis. En consequence, le choix de la
nature du métal constitutif des conducteurs, cuivre, or,
argent, aluminium, pourvu que les caractéristiques de
résistance ohmique et de rapport ~/D soient satisfaisantes,
ne peut avoir aucune influence sur le comportement du câble
en fonction de la fréquence du signal transmis.
La théorie des lignes appliquée aux câbles d'encein-
tes acoustiques, chaque élément ~e câble étant modélisé par
une fonction de transfert en r d ~ impédance caractéristique
Zc = ~--, où Z représente l'impedance série du conducteur,
avec Z = Zi + jL~, j = ~l et o = 2~f, Y = jC~ admittance
parallèle, et de constante de propagation y = ~ permet
d'établir la fonction de transfert amplificateur - enceinte
acoustique, ainsi que représenté en figure ld, sous la
forme :
V2
_ = (5)
Vl ch yl + Zc sh yl
z
où z désigne l'impédance complexe de l'enceinte acoustique,
1 désignant la longueur de la ligne, c'est-à-dire de la
liaison.
Pour les fréquences du domaine audio et pour une longueur de
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liaison 1 inférieure à 10 mètres, ch yl - 1 et sh yl - yl,
la relation (5) est simplifiée en :
V2
= (6)
Vl 1 ~ 1 Z
avec Z exprimé en Q/m, z en Q et 1 en mètre.
La théorie des lignes montre donc qu'en principe :
- tout câble de liaison amplificateur - enceinte
acoustique est assimilable à son impédance propre ;
- la capacité de ce cable est négligeable.
Compte tenu de l'analyse précédente, le seul phénomène
susceptible d'induire une variation sensible de la sonorité
des chaines HiFi, en fonction de la nature des câbles de
liaison, apparait imputable au seul effet de peau, voire
effet de proximité.
Des investigations supplémentaires ont alors amené
M. JOHANNET à prendre en outre en compte des phénomènes
habituellement considérés comme "accessoires", mais pourtant
bien réels, tels que :
- le phénomène des contacts entre brins, cas de
conducteurs mul.ibrins non isolés,
- le phénomène de mémoire dans les isolants des
cables, phénomène par essence très complexe.
Le phénomene des contacts entre brins, non isolés,
ainsi que représenté en figure le, provoque l'apparition de
filets de courants interbrins, outre les filets de courant
intrabrins, les filets de courant interbrins étant soumis à
des résistances intrabrins non linéaires, en particulier
pour les signaux de faible niveau. Ce phénomène s'accentue
en présence d'oxydes à l'interface des brins, ce qui
explique l'intéret de l'utilisation de cuivres ou matériaux
désoxygénés.
La solution consistant à utiliser des brins isolés indivi-
duellement, de diamètre inférieur à 6/10 mm, pour combattre
l'effet de peau, a été proposée et est actuellement utili-
sée. Toutefois, cette solution introduit une difficulté liée
.
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au phénomène très complexe précité, relatif au phénomène de
memoire dans les isolants et au niveau des interfaces métal-
isolant et isolant-air.
Le phénomène de mémoire des isolants est connu et a
été particulièrement étudié par Jacques CURIE à la fin du
l9ème siècle. Il peut etre mi, en évidence suite à la
décharge impulsionnelle d'un condensateur électrique chargé
à une tension électrique V d'ori'~ine, par le retour plus ou
moins rapide de la tension, aux bornes du condensateur, à
une fraction de la tension V d'origine. Les hypothèses
permettant d'expliquer ce phénornène font appel, soit à la
non libération complète, lors de la décharge, des électrons
libres ou ions qui ont pénétré, lors de la charge, à
l'intérieur du matériau diélectr:ique, isolant, du condensa-
teur, soit à une "inertie" des molécules de l'isolant du
condensateur, dont l'axe polaire se déplace au moment de la
charge mais ne retrouve pas tota]ement sa position initiale
lors de l'opération de décharge, ou encore à une combinaison
de ces hypothèses.
Une solution proposée pour réduire ce phénomène a
consisté à polariser les isolants de câbles au moyen d'une
tension électrique externe, appliquée à l'isolant au moyen
d'une résistance élevée. De telles solutions, appliquées au
cable de liaison amplificateur - enceinte acoustique, cable
PTT polarisé, et au cable FLATLINE polarisé, ont vu leur
niveau de résultat reconnu dans l,e cercle des audiophiles et
constituent une référence au sein de l'A.F.D.E.R.S.,
Association Française pour le Développement de l'Enregistre-
ment et de la Reproduction Sonore, 6, rue Myrha, 75018
Paris.
Cette solution, acceptable et acceptée, n'a toute-
fois pas permis d'établir la nature physique de ce phénomène
indésirable.
En ce qui concerne les cables HP PTT polarisés, la capacité
résultante très faible, quelques lO pF/m, ne semble pas de
nature à provoquer un tel phénomene.
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De même, pour le câble de modulation FLATLINE, la largeur de
celui-ci ne dépassant pas l,2 mm ne peut guère poser de
probleme vis-à-vis de l'effet de peau, alors que l'isolant
utilisé, le TEFLON, polytétrafluoréthylène, est l'un des
meilleurs isolants électriques, bien que non parfait.
Outre les solutions précitées, une solution existan-
te, celle consistant à utiliser du câble émaillé, avait
retenu l'attention des milieux intéressés. En particulier,
ces câbles, utilisés dans les transformateurs de sortie des
amplificateurs à tubes, ont toujours manifesté un excellent
comportement, sans reaction appréciable des audiophiles
avertis. Ils consistent en un conducteur en cuivre de
quelques dixièmes de millimètre ou plus, recouvert d'une
couche d'émail à base de vernis polyuréthane, en une ou
plusieurs couches.
En ce qui concerne les câbles de liaison amplifica-
teurs - haut-parleurs en fils emaillés, chaque câble est
constitué de deux conducteurs séparés indépendants, chaque
conducteur étant constitué de 8 à 16 brins élémentaires de
fil émaillé de 5/l0 mm torsadés, pour réaliser une section
de l,57 à 3,14 mm2, fonction de la longueur de la liaison.
Pour réduire au maximum les effets de peau et de proximité,
chaque brin élementaire est indifférencié dans la torsade,
et, en conséquence, occupe successivement dans la torsade
toutes les positions dans la section du conducteur global.
La connexion du câble à une fiche de connexion est effectuée
en qualité professionnelle au moyen d'un bain d'étain à
600~C qui volatilise l'émail et étame le cuivre.
Une polarisation peut être effectuée au moyen d'un brin
supplémentaire ou de l'un des brins non soumis au signal à
transmettre.
En ce qui concerne le câble de modulation, la
solution la plus immédiate consiste simplement a relier âme
et masse des connecteurs par deux fils émaillés de 5/lO mm.
Pour limiter la capacité du cable, un torsadage serré des
deux fils émaillés ne peut être réalisé, un torsadage
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optimal au pas voisin de 1 cm pouvant seul etre envisagé.
Une amélioration significative de ce type de cable de
modulation peut consister, ainsi que représenté en figure
lf, à insérer un transformateur 1/1 en sortie de la source
de modulation et un tore de ferrite sur le câble avant
l'entrée sur l'amplificateur. Ces mesures permettent de
bloquer définitivement les signaux de mode commun très
perturbés, signaux transitant simultanément sur les deux
conducteurs, lorsque ces signaux sont issus de sources
telles que les tuners ou les lecteurs de disque optique (CD)
par exemple.
Les mesures et améliorations précitées permettent d'attein-
dre des résultats excellents égalant, voire dépassant,
sensiblement, ceux obtenus au moyen des câbles HP PTT et
15 FLATLINE, polarisés.
La nature physique de l"lmélioration ainsi apportée
en dehors du blocage des signaux en mode commun n'apparais-
sait toutefois pas immédiate.
Pour cette raison, M . JOHANNET fut amené à poursuivre encore
ses investigations à partir d'un circuit d'amplification
2 x 1 W particulièrement simple, dont le schéma est donné en
figure lg. Ce schéma d'amplificateur publié dans la revue
L'Audiophile n~ 32, en France, mars 1995, concerne un
amplificateur à circuit intégre et transistors, con,cu à
l'origine de façon à atténuer la distorsion thermique,
considérée dans les milieux proEessionnels comme le péché
originel des amplificateurs à semi-conducteurs.
Pour ce qui concerne le problème de la transmission
des signaux électriques, seul objet de ces investigations,
cet amplificateur peut etre ramené au schéma de la figure
lh. Le circuit lOOO Q, capacité ajustable de 5 à lOO pF,
permet de stabiliser le fonctiomnement de l'amplificateur
opérationnel AOP. Ce circuit n'est pas indispensable car
l'amplificateur opérationnel AOP, de gain 9,2, est intrinsè-
quement stable pour cette valeur de gain, mais a été ajoutéen raison des effets de la saturation dans les amplifica-
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teurs. En effet, sur un transitoire musical, la saturation,
c'est-à-dire l'écretage du pic transitoire, n'est pas
gênante à l'écoute. Mais cette saturation est susceptible de
perturber les circuits internes de l'amplificateur, ce
dernier étant alors incapable, car "aveugle", de traiter
correctement les signaux éventuellement faibles qui peuvent
suivre cette perturbation. Le réglage de la valeur de C est
effectué expérimentalement.
Lors d'un premier essai, au cours de ces investiga-
tions, la valeur re~enue par M.JOHANNET a été de 47 pF, lecondensateur utilisé étant un condensateur fixe au polysty-
rène. Les résultats subjectifs à l'écoute étaient bons, tout
sentiment d'écretage à fort niveau ayant disparu, mais le
son apparaissait, au sens des audiophiles avertis, "éteint",
c'est-à-dire sans brio.
Un deuxième essai fut alors réalisé au moyen d'un
condensateur ajustable au TEFLON, commercialisé par la
Société PHILIPS. Cet essai apparaissait justifié, dans la
mesure ou un tel condensateur de qualité professionnelle,
mettant en oeuvre un matériau diélectrique de premier ordre,
le TEFLON, devait, grace à un réglage soigneux, donner des
résultats supérieurs.
Contre toute attente, le son de l'amplificateur
ainsi équipé s'est franchement dégradé, avec une dégradation
manifeste de la qualité tonale, sensation de mélange des
sons, tendant à un résultat décevant.
Un troisième essai, de contre-épreuve, fut alors
réalisé, cet essai consistant a remplacer le condensateur au
TEFLON ajustable par un condensateur ajustable à air, sans
isolant entre armatures. L'effet fut immédiat avec dispari-
tion de la dégradation de la qualité tonale de l'amplifica-
teur. Un réglage de cette nouvelle capacité à une valeur de
l'ordre de 30 pF a permis de retrouver, non seulement
l'excellente sonorité de l'amplificateur d'origine, mais
aussi une capacité hors du commun de ce dernier à supporter
les écretage de signaux, ainsi que l'impression subjective
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d'un signal transmis et amplifié par un amplificateur de
puissance au moins égale à 20 à 30 W efficaces.
Le comportement tonal, subjectif, désastreux d'un
circuit ou conducteur électrit~ue, avec une capacité de
valeur a priori négligeable, 30 pF, pourtant équipé de l'un
des meilleurs isolants diélectriques actuellement utilisé,
ne peut en aucun cas être attribué à l'un des phénomènes
précédemment mentionnés dans la description.
Ces investigations ont alors conduit M.JOHANNET à
attribuer le comportement non satisfaisant de l'interface
isolant/conducteur des circuits électriques, tels que
notamment les condensateurs, à l'existence de molécules
dipolaires, oxygene adsorbé, au niveau de cette interface
isolant/conducteur, ainsi que de micro-décharges électriques
lS à l'interface conducteur - molécules isolantes susceptibles
d'entrainer des rayonnements parasites générateurs de
parasites radio-électriques. Un justificatif d'une telle
découverte sera donné ultérieurement dans la description.
La présente invention a, pour objet un procédé de
fabrication d'un conducteur ou d'un circuit électrique
compensé en parasites radioélec1~riques provoqués notamment
par les micro-decharges électriques, dont la surface de ce
conducteur ou de ce circuit électrique ou plus généralement
l'interface conducteur-isolant est inévitablement le siège.
Un autre objet de la présente invention est la mise
en oeuvre d'un conducteur ou d'un circuit électrique
compensé en parasites radioéleclriques provoqués notamment
par les micro-décharges électriques présentes à la surface
de ce conducteur ou de ce circuit électrique, de telles
micro-décharges étant sur ces conducteurs ou circuits
compensés sensiblement atténuées ou supprimées.
Un autre objet de la pré~sente invention est la mise
en oeuvre de conducteurs ou de circuits électriques suscep-
tibles d'etre utilisés pour la transmission et/ou le
traitement de signaux analogiques ou numériques dans des
domaines techniques aussi variés que l'appareillage électri-
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que ou électronique domestique, les appareils HiFi et
l'instrumentation et la metrologie.
Le procédé de fabrication d'un conducteur ou d'un
circuit électrique compensé en parasites radioelectriques
engendrés notamment par des phénomènes de micro-décharge
électrique présents sur ce conducteur ou ce circuit électri-
que sous tension, objet de la présente invention, est
remarquable en ce qu'il consiste à effectuer, sur la surface
externe de ce conducteur ou de ce circuit nu ou revêtu
d'isolant, une application d'un revêtement de matériau semi-
conducteur, ce matériau semi-conducteur présentant une
valeur de résistivité linéique permettant à la fois de
maintenir la surface externe du conducteur ou du circuit
électrique statique de valeur locale constante, voisine de
celle du conducteur, et d'absorber l'ensemble des courants
électriques erratiques de décharge provoqués par ces
phénomènes parasites.
Le procédé et le circuit électrique, objets de
l'invention, trouvent application non seulement au domaine
de la construction d'appareils électroniques HiFi mais
également à la domotique, à l'instrumentation, la métrologie
et la transmiss on de signaux numeriques.
Il seront mieux compris a la lecture de la descrip-
tion ci-après et à l'observation des dessins dans lesquels,
outre les figures la à lh, relatives à l'art antérieur :
- la fiyure 2a représente schématiquement l'archi-
tecture d'un condensateur variable à isolant diélectrique ;
- les figures 2b à 2d représentent le comportement
de molécules dipolaires toujours présentes à l'interface
matériau diélectrique isolant / conducteur d'un circuit ou
d'un conducteur ou câble électrique soumis a une tension
électrique d'un signal électrique ou électronique donné ;
- la figure 2e représente un schéma équivalent du
couplage capacitif existant entre deux conducteurs linéaires
de parallèles section circulaire ;
- la figure 3a représente un schéma illustratif de
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la mise en oeuvre du procédé objet de la présente inven-
tion ;
- la figure 3b représente de maniere illustrative
une première variante de mise en oeuvre du procédé objet de
la présente invention ;
- la figure 3c représente de maniere illustrative
une deuxième variante de mise en oeuvre du procédé objet de
la présente invention dans le cas où le matériau semi-
conducteur utilisé est sous forme liquide ou de gel après
conditionnement ;
- la figure 3d représe:nte un mode de réalisation
particulier du procédé objet de la présente invention dans
le cas où le matériau semi-conducteur liquide ou de gel
possède des propriétés ferromagnétiques tels que les
ferrofluides ;
- les figures 4a, 4b et 4c représentent, selon une
vue en perspective et selon une vue en coupe selon un plan
de symétrie longitudinale, un conducteur ou circuit obtenu
par la mise en oeuvre du procéde selon l'invention ;
- les figures 5a et 5b représentent des schémas de
modélisation du phénomène de micro-décharges électriques à
l'interface métal isolant d'un conducteur électrique ;
- les figures 5c à 5f représentent des chronogrammes
de ces phénomènes de micro-décharges ;
- la figure 6a représente une vue d'un circuit
électronique préalablement revet:u d'isolant sur ses parties
conductrices nues, conditionne dans un matériau semi-
conducteur liquide, conformément à l'objet de la présente
invention ;
- la figure 6b représente une vue en coupe d'un
haut-parleur aux fréquences hautes à confinement magnétique
du matériau semi-conducteur doté de propriétés ferromagnéti-
ques.
Préalablement à la description du procédé de
fabrication d'un conducteur ou d'un circuit électrique
compensé en parasites radioélect:riques conforme à l'objet de
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la présente invention, un justificatif théorique des
constatations et découvertes réalisées par l'inventeur,
M.JOHANNET, sera donné en liaison avec les figures 2a à 2e.
Ce justificatif est basé sur les investigations
menées à partir de l'amplificateur représenté en figure lg
et en figure lh, ainsi que mentionné précédemment dans la
description.
En référence à la figure 2a, on rappelle en premier
lieu qu'un condensateur ajustable au TEFLON (polytetrafluo-
réthylène) est constitué d'un empilement de secteurs
alternativement fixes et mobiles, désignés sur la figure
précitée par SF respectivement SM. Une feuille isolante FI
en TEFLON est insérée entre chaque secteur successif.
En fait, contrairement a une idée re,cue, les
surfaces tant isolantes que conductrices ne sont pas nues
mais recouvertes de couches de molécules d'air adsorbées ou
adhérentes.
Plus précisément, les surfaces métalliques exposées
à l'air des secteurs fixes SF et des secteurs mobiles SM se
recouvrent quasi immédiatement d'une couche mono-moléculaire
d'oxygène adsorbé. On indique que, outre les molécules
d'air, d'autres molécules peuvent se trouver au contact des
surfaces conductrices, molécules telles que l'azote, le gaz
carbonique, CO2, ou la vapeur d'eau H20.
Toutefois, parmi ces molécules, deux au moins
peuvent etre soumises à un effet de polarisation sous
l'effet d'un champ électrique : l'oxygène et la vapeur
d'eau.
Les molécules précitées, en contact avec les
armatures du condensateur, c'est-à-dire avec les surfaces
métalliques des secteurs mobiles et secteurs fixes, se
polarisent alors sous l'effet de la tension appliquée sur
ces armatures et, bien entendu, changent de polarité avec un
certain retard. Les molécules précitées subissent en fait un
basculement et finalement une délocalisation sous l'effet
d'une tension inverse, ce qui bien entendu se produit
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fréquemment avec les signaux audio transmis à partir de sons
musicaux.
Un tel processus explique l'effet particulièrement
nocif du condensateur ajustable au polytétrafluoréthylène
mentionné précédemment. En effet, l'introduction d'un retard
dans une boucle de contre-réaction, c'est-à-dire dans le
circuit correcteur 100 n, capacité ajustable 5-lOO pF
représenté en figure lh, est susceptible de conduire à des
perturbations nettement audibles en sortie de l'amplifica-
teur.
On indique également que le phénomène de polarisa-
tion parasite précité est assoc:ié à des micro-décharges au
niveau de la surface de ces conducteurs, ces micro-décharges
ne pouvant qu'aggraver le phénomène en raison des parasites
radioélectriques rayonnés préa~lablement ou lors de la
création de ce type de micro--décharges d'interface. Ce
phénomène des micro-décharges sera décrit ultérieurement
dans la description.
Une première objection à la thèse précédente
pourrait consister à indiquer que les molécules d'oxygène et
de vapeur d'eau notamment sont egalement présentes dans un
condensateur à air.
En fait, dans le cas d'un condensateur à air, le
champ électrique à la surface clu conducteur, c'est-à-dire
des surfaces des secteurs mobiles SM et des secteurs fixes
SF, est beaucoup plus faible compte tenu de l'absence de
matériau diélectrique, ce champ, de manière connue, étant au
contraire multiplié par la valeur de la permittivité
relative du diélectrique par rapport à l'air, dans le cas
d'un condensateur à matériau diélectrique rapporté. En fait,
et en raison de la très grande qualité de matériau diélec-
trique du polytétrafluoréthylène, le champ électrique à la
surface du conducteur, c'est-à-~ire des secteurs fixes et
mobiles, est beaucoup plus important que dans le cas du
condensateur à air. En outre, compte tenu du fait que
l'isolant ne perturbe pas leç molécules, le phénomène
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d'adsorption est permanent, ces molécules jouissant ainsi
d'une plus grande mobilité et les retard introduits du fait
de la boucle de contre-réaction sont alors très faibles, ce
qui explique le comportement quasi-parfait du condensateur
à air.
Dans le cas d'un conducteur électrique tel qu'un
cable recouvert d'une couche d'isolant où l'isolant adhère
faiblement, le même phénomène peut être mis en évidence et
sera décrit en liaison avec les figures 2b à 2d.
Sur les figures précitées, on a représenté en coupe,
selon un plan de symétrie longitudinale du câble précité, le
conducteur central C, en cuivre par exemple, et la couche
d'isolant I, l'isolant pouvant par exemple être une couche
de matériau tel que le PTFE ou le PVC.
Ainsi que représenté sur la figure 2b, les molécules
dipolaires MD précitees sont présentes à la surface du
conducteur C et le phénomène d'adsorption est en quelque
sorte figé où à tout le moins réduit du fait de la présence
de la couche d'isolant I. Les molécules dipolaires adsorbées
ne peuvent en aucun cas etre évacuées de la couche superfi-
cielle du conducteur C en raison meme de la présence de
l'isolant I.
Ainsi que représenté en figure 2c, sous l'effet
d'une tension électrique présente lors de la transmission
~5 d'un signal tel qu'un signal audio par exemple, les molécu-
les dipolaires MD sont soumises à un champ de polarisation
existant entre le conducteur électrique C et l'isolant I et
subissent, alors, une délocalisation ou une orientation
directement liée à leur position et a la polarité instanta-
née du signal transmis.
Lors du changement de polarité du signal transmis,ainsi que représente en figure 2d, les molécules dipolaires
MD reprennent une position différente afin d'équilibrer les
efforts électrostatiques engendrés par le champ de polarisa-
tion existant entre le conducteur C et le matériau isolantI, ce processus étant associé à des micro-décharges.
.
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W098/1~94 PCTA~97tO1786
En raison du fait que le, changements de position ou
d'orientation précités se produisent avec une certaine
inertie, meme très faible, cette inertie entralne un certain
retard dans les conditions de propagation du signal audio
transmis, ce retard entraînant u:n effet d'écho très audible.
Le justificatif précité appara;t bien entendu
essentiellement qualitatif. Toutefois, on indique que les
phénomènes de contact entre conducteurs et isolants avec
ad;onction de molécules polarisables sont encore très mal
connus. A titre indicatif, on rappelle qu'un phénomène très
étudié et connu depuis une centaine d'années comme l'effet
Branly, n'a, à ce jour, pas re(;u d'explication définitive
alors que l'on sait avec certitu.de qu'il s'agit de phénomè-
nes de contact entre brins métalliques initialement isolés.
Une modélisation à l'échelle macroscopique du
phénomène précité peut etre réal:isée ainsi que représenté en
figure 2e, pour un cfible de lia:ison formé par deux conduc-
teurs cylindriques parallèles, CA et CB par exemple, ce
câble de liaison pouvant correspondre au cable de modulation
précédemment mentionné dans la clescription.
Dans le modèle représen1:é en figure 2e, on indique
que :
- CO représente la capaci1té équivalente à l'interface
métal - isolant ;
- C1 représente la capacité entre conducteurs du fait
de leur proximité ;
- C2 représente la capacité conducteur - masse,
c'est-à-dire la capacité de ch.aque conducteur isolé par
rapport à son environnement dans l'installation.
Pour une tension E appli.quée entre les conducteurs
CA et CB, le cou.rant dérivé a pour expression :
I = E/2 (7)
+
jCo(J) j(l)(C2+2Cl)
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WO 98116094 ~ ~_llrl~97/01786
18
Dans le modèle proposé en figure 2e, on indique que
la capacité CO, capacité due à l'interface métal - isolant,
représente en fait la capacité imparfaite soumise au
phénomène d'orientation et de déplacement des molécules
dipolaires précédemment décrit dans la description en
liaison avec les figures 2b à 2d.
Compte tenu de l'analyse précédente, il est apparu
alors opportun, conformément à un aspect particulièrement
remarquable des constatations et découvertes menées par
l'inventeur, M.JOHANNET, de réduire l'influence de cette
capacité CO, laquelle peut bien entendu avoir une influence
incontrolée et néfaste sur la musicalité, c'est-à-dire sur
les qualités de transmission du signal des cables de liaison
correspondants.
Dans une première solution retenue, la mesure
préconisée a consisté à réduire le plus possible l'influence
de la capacité CO précitée.
La réduction de cette influence a consisté en deux
mesures complémentaires, appliquées à la réalisation d'un
câble de liaison constituant un cable de modulation entre
une source constituée par un lecteur de disque optique et
l'amplificateur 1 W représenté en figures lg et lh.
Cette mesure a consisté, d'une part :
- à utiliser des fils émaillés de 5/10 de mm, un fil
par conducteur, en raison de la qualité des fils émailles
précédemment mentionnés dans la description, la nature de ce
composant étant susceptible, selon les investigations
précédentes, de réduire au maximum la valeur de la capacité
CO, et, d'autre part,
- à réduire le plus possible l'influence des termes
C2+2Cl, c'est-à-dire le couplage capacitif existant inhérent
à la nature bifilaire de la liaison.
Cette deuxième mesure a consisté à éloigner les
conducteurs des masses voisines et à éloi~ner au maximum les
conducteurs aller et retour constitutifs de la liaison. En
fait, la liaison ainsi constituée a consisté en deux fils
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WO98/16094 PCTn~7/01~6
émaillés de 5/10 de mm, espacés de 1 à 2 cm environ, sur une
longueur de 50 cm, longueur de la liaison entre le lecteur
de disque optique source et l'amplificateur.
Le résultat obtenu a été à la hauteur des espéran-
ces, le signal restitué par l'amplificateur et par les haut-
parleurs ou enceintes acoustiques, toutes choses égales par
ailleurs, étant apparu d'une propreté et d'un naturel Jamais
perçus jusqu'alors.
Un tel résultat permet de valider la justification
théorique précédemment mentionr,~ée dans la description et
reste bien entendu un montage d'essai permettant de valider
l'hypothèse de la nocivité parti.culièrement stupéfiante des
effets de mémoire en matière de câbles, en particulier pour
les cfibles de modulation. En efflet, pour de tels cables, les
capacités mises en jeu sont notables car les tensions
transmises sont relativement ,élevées, des fractions de
volts, alors que les impédances d'entrée ou de sortie sont
non négligeables, de l'ordre du kQ.
Dans le cas des cables de liaison amplificateur -
haut parleur, enceintes acoustiques, ce meme effet demémoire est susceptible d'apparaltre entre deux brins en
contact, une différence de pote!ntiel local qui va exciter
cet effet de mémoire pouvant ex.ister, ce phénomène d'effet
de mémoire pouvant en outre être compliqué d'un phénomène
d'effet de peau par la mise e3~ parallèle de conducteurs
multiples.
Les investigations précédentes se sont avérées
extremement précieuses pour la compréhension du comportement
des cables de modulation et de .liaison amplificateur/haut-
parleur utilisés notamment dans les installations HiFi.
En particulier, un point tout-à-fait critique pour
la musicalité des cables de lia:ison a été mis en évidence,
celui de la présence de molécules dipolaires gazeuses
soumises au champ électrique ex:istant entre conducteurs et
isolants, et qui peuvent etre le support de micro-décharges.
Une tell.e constatation explique le comportement très
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satisfaisant du cable émaillé dans la mesure où l'émaillage
à haute température est susceptible d'éliminer toute trace
des molécules dipolaires adsorbées.
Toutefois, compte tenu de la très faible épaisseur
d'isolant utilisée pour constituer l'émaillage, des molécu-
les dipolaires sont susceptibles d'adhérer à la surface de
l'isolant, c'est-à-dire de l'émail, et sont donc suscepti-
bles également de perturber le signal transmis dans la
mesure où ces mêmes molécules dipolaires sont également
soumises au champ électrique engendré par ce signal.
Compte tenu de cette observation, une nouvelle
mesure et un nouvel essai ont consisté à passer sur les
conducteurs en fils émaillés précités, constituant la
liaison par lignes bifilaires précédemment mentionnée dans
la description, un produit de type produit antistatique
susceptible de supprimer au moins temporairement l'accumula-
tion de ces molécules dipolaires à la surface du vernis,
afin de valider totalement l'hypothèse précédemment émise.
Le résultat obtenu est alors immédiat et l'améliora-
tion, bien que subjective, est spectaculaire. Cette amélio-
ration porte surtout dans le domaine des fréquences graves
soutenues dont l'extinction semble se prolonger très loin
alors que le registre des fréquences moyennes ou médium
~agne alors en cohérence.
A titre d'exemple non limitatif, on indique que les
produits antistatiques utilisés avec succès étaient les
suivants :
- PHEMASTAT, commercialisé par la Société PHEM S.A.,
l avenue Georges Clémenceau, 93420 Villepinte, France ;
- ANTISTATIK l00, commercialisé par la Société
KONTAKT CHEMIE ;
- STATIJELT, commercialisé par la Société JELT, 112
Boulevard de Verdun 92400 Courbevoie, France ;
- GRAPHIT 33, commercialisé par la Societé KONTAKT
CHEMIE.
En ce qui concerne ce dernier produit antistatique,
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21
on indique que les essais ont été effectués suite au dépôt
d'une couche de graphite conductrice, suivi d'essuyage, la
couche devant rester très fine.
L'expérience a montré que les applications des
produits antistatiques précités peuvent être espacées mais
qu'il est préférable de les renouveler pour une écoute
suivie.
Le traitement des câbles et conducteurs constitutifs
de ces câbles de liaison tels clue câbles de modulation ou
câbles de liaison amplificateur /haut-parleur des installa-
tions HiFi est efficace pendant un temps toutefois limité,
ce temps étant fonction de la température et de l'humidité
ambiante et pouvant atteindre quelques heures. Toutefois, ce
mode opératoire permet de valider l'ensemble des investiga-
tions, constatations et découvertes effectuées par l'inven-
teur, M.~OHANNET.
Un procédé de fabrication d'un conducteur ou d'un
circuit électrique compensé en parasites radioélectriques
engendrés notamment par les phenomènes de micro-décharges
electriques conforme à l'objet de la présente invention et
permettant d'obtenir des résultats permanents sensiblement
identiques à ceux obtenus par u.n traitement au moyen d'un
produit antistatique sera mainte.nant décrit en liaison avec
la figure 3a et suivantes.
D'une maniere générale, on indique que les phénomè-
nes de polarisation de molécules dipolaires et de micro-
décharges existant à l'interface isolant/conducteur de
cables électriques ou a l'interfa.ce émail/conducteur, c'est-
à-dire isolant-air d'un conducteur émaillé, peuvent bien
entendu être mis en évidence au n.iveau de circuits, lesquels
ne sont autres qu'un ensemble de conducteurs agencés dans le
cadre d'une ou plusieurs fonctions déterminées.
A ce titre, on indique que le procédé objet de la
présente invention peut en consequence etre mis en oeuvre,
non seulement de façon à fabriquer des conducteurs ou des
câbles électriques de liaison permettant la transmission de
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signaux tels que des signaux audio ou autres, mais également
dans le cadre de la fabrication de circuits électriques
compensés en parasites radioélectriques engendrés notamment
par ces phénomènes de micro-décharges électriques et/ou de
polarisation de molécules dipolaires.
A titre d'exemple non limitatif, on indique que le
procédé, objet de la présente invention, sera décrit dans un
but de généralité, dans le cadre de la fabrication d'un
conducteur électrique compensé en parasites radioélectri-
ques, la notion de conducteur couvrant, ainsi que mentionnéprécédemment, la notion de circuit pour les raisons indi-
quées.
Ainsi que représenté sur la figure 3a par exemple,
a titre d'exemple non limitatif, le procédé objet de la
présente invention consiste à effectuer, sur la surface
externe d'un conducteur 1 ou d'un circuit, une application
d'un revetement de matériau semi-conducteur 2. Ce matériau
semi-conducteur présente une valeur de résistivité linéique
permettant à la fois de maintenir la surface externe du
conducteur 1 ou du circuit électrique à un potentiel
électrique statique de valeur constante voisine de celle du
conducteur 1 et d'absorber l'ensemble des courants électri-
ques erratiques de décharge provoqués par les phénomènes
parasites. A titre purement illustratif, ainsi que repré-
senté sur la figure 3a, on indique que le conducteur 1, filcylindrique de cuivre par exemple, peut avantageusement être
soumis à un déplacement Dep en translation et simultanément
en rotation Rot par rapport à son axe vis-à-vis d'un système
de pulvérisation d'un produit aérosol ou pulvérulent, repré-
senté symboliquement par un réservoir et un ajutage,commandé manuellement ou de manière automatisée.
Bien entendu, dans un tel mode de réalisation, on
indique que la vitesse de déplacement ou de défilement du
conducteur devant l'ajutage ainsi que la vitesse de rotation
sont calculés de manière adaptée, de façon à constituer un
manchon 2 sensiblement homogène de quelques ,um d'épaisseur,
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recouvrant l'ensemble du conducteur 1.
En ce qui concerne le matériau semi-conducteur
utilisé, on indique que la notion de semi-conducteur
s'entend du qualificatif relatif à un corps non métallique
qui conduit imparfaitement l'électricité et dont la résisti-
vité décroît lorsque la température augmente. Cette défini-
tion correspond à la définition du semi-conducteur telle que
donnée par le Grand Dictionnaire LAROVSSE, Edition de 1982,
page 9478.
Bien entendu, le mode o~?ératoire, afin de réaliser
l'application sur la surface externe du conducteur l ou du
circuit du revêtement de matéri~u semi-conducteur 2, n'est
pas limité à la pulvérisation. Au contraire, ainsi que
représenté en figure 3b par exemple, d'autres opérations
peuvent être utilisées telles que le trempage du conducteur
l ou du circuit à l'étape a) de la figure 3b précitée dans
un bain de matériau semi-conducteur par exemple, de même que
l'immersion du conducteur l ou du circuit électrique dans ce
même bain de semi-conducteur afin, de préférence, de
réaliser une imprégnation de la surface externe du conduc-
teur l, le temps d'immersion étant défini de façon à ce que
les molécules constitutives du produit semi-conducteur sous
forme de bain puissent elles-memes etre adsorbées au niveau
de la surface conductrice du conducteur 1.
En outre, et ainsi que ~eprésenté en figure 3a, on
comprend que d'autres opérations telles que la projection
d'un liquide pulvérulent ou d'll~n aérosol constitutive du
matériau semi-conducteur puissent etre utilisées.
Dans tous les cas, ainsi que représenté au point b)
de la figure 3b, chaque opération est de préférence suivie
d'une opération de stabilisation du matériau semi-conduc-
teur.
Le manchon de matériau semi-conducteur 2 ainsi
obtenu après l'opération de stabilisation peut etre liquide
ou solide, ou le cas échéant sous forme de gel.
Ainsi que représenté de manière illustrative sur la
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24
figure 3b, lorsque le matériau semi-conducteur 2, après
l'opération de stabilisation, est so}ide ou sous forme de
gel, l'opération de stabilisation précitée peut consister en
une opération de séchage contrôlée.
En fonction de la nature et du produit semi-conduc-
teur utilisé, le sécha~e peut être réalisé, suite à l'appli-
cation d'une couche de matériau semi-conducteur 2 ou le cas
échéant de deux couches ou plusieurs couches de matériau
semi-conducteur, à l'air libre, c'est-à-dire à température
ambiante, pendant une durée de deux heures entre chaque
application, ou, au contraire, afin d'accélérer le proces-
sus, en atmosphere contrôlée, c'est-à-dire dans une étuve,
le conducteur l muni de son manchon ou couche de matériau
semi-conducteur 2 étant placé dans une enceinte chauffée par
exemple à une température de l'ordre de 60~ pendant une
heure.
Des exemples de réalisation plus particuliers de
mise en oeuvre du procédé, objet de la présente invention,
seront maintenant donnés ci-après dans le cas d'un produit
semi-conducteur spécifique. Le mode de réalisation décrit
ci-après a été conduit avec un produit semi-conducteur de
type vernis, commercialisé par la Société VON ROLL ISOLA
sous la référence 8001, ce produit étant distribué dans le
commerce par la Société UDD-FIM en France. A titre d'alter-
native, il existe un revetement miscible à l'eau, à base
d'un polymère conducteur intrinsèque, le polypyrrole,
fabriqué et commercialisé aux Pays-~as par la Société DSM,
confer la revue Industrie et Technique, n~ 761 bis publiée
en France. Comme alternative supplémentaire, on peut
utiliser du graphite colloidal distribué par la Société KF-
Electronique en France.
Le mode opératoire a consisté à recouvrir les câbles
de modulation constitués par exemple par un fil émaillé non
torsadé de 5/l0 mm, chaque conducteur aller-retour étant
revetu d'une couche de ce vernis de l'ordre de quelques ,um.
Les conducteurs espacés d'une distance de l cm environ pour
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WO 98tl6094 PCT/FR97/01786
réaliser la liaison entre la source et l'amplificateur dans
les conditions expérimentales indiquées en figure 2e, ont
permis alors d'obtenir une amélioration très sensible,
immédiate et durable de la transmission des signaux délivrés
par la source.
Une opération semblable a été réalisée pour ce qui
concerne les cables de liaison entre la sortie de l'amplifl-
cateur et les haut-parleurs ou enceintes acoustiques. Les
cables de liaison étaient constitués par des conducteurs en
fils émaillés torsadés de 5/10 mm, lesquels ont été soumis
à une pulvérisation semblable pour constituer une couche de
quelques microns d'épaisseur.
L'application d'une telle couche de matériau semi-
conducteur, sous forme d'un vernis, a alors donné un
résultat particulièrement spectaculaire, caractérisé par une
disparition presque complète du bruit de fond subjectif.
L'association des cable~;de modulation ainsi traités
et des cables de liaison entre l'amplificateur et les haut-
parleurs, ces câbles consistant en des conducteurs en fils
émaillés, imprégnés de vernis semi-conducteur dans les
conditions mentionnées précédennment, est particulièrement
impressionnante.
Bien que de nature subjective, on indique que la
perception est alors caracterisée par une impression de
douceur des sons, d'absence de distorsion et de bruit de
fond, d'analyse des micro-signaux sans perte de cohérence du
signal transmis, particulièrement remarquable. Au point de
vue perceptuel, on indique que la perception ressentie est
celle de la découverte d'un contenu différent des supports
mémoire lus par la source.
La mise en oeuvre precitée du procédé, objet de la
présente invention, a toutefois démontré qu'afin d'augmenter
la durabilité du traitement prat;iqué aux câbles de liaison,
câbles de modulation et cables de liaison amplificateur-
haut-parleur, il était préférabl~e d'observer les précautions
ci-après :
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WO 98/16094 1 ~, llr ~9 ~/01786
~6
- mélange parfait du produit au moyen d'un mélangeur
à palette par exemple ;
- application d'une première couche mince avec
dilution éventuelle ~ l'alcool ;
- application d'une deuxième couche après séchage de
la première couche, c'est-à-dire au moins une demi-heure
après application de la première couche.
La qualité des résultats obtenus peut, après
considération et étude successive, etre attribuée à :
- la recherche d'une résistivité optimale pour la
couche de matériau semi-conducteur appliquée sur le conduc-
teur électrique,
- la recherche d'un contact intime, quasi-parfait,
entre le matériau semi-conducteur avec les parties conduc-
trices du conducteur véhiculant le signal ou avec le vernisisolant qui recouvre ces parties conductrices.
Des mesures physiques réalisées sur les cables de
liaison ainsi traités ont montré que la couche de matériau
semi-conducteur présentait une résistivité linéique p
comprise entre ~,1 Q x m et 100 n x m. La résistance de la
couche de matériau semi-conducteur associée au vernis semi-
conducteur présentait une valeur comprise entre 103 et 105 n.
Les nouvelles investigations et constatations
précédentes réalisées par l'inventeur, M. JOHANNET, ont
alors conduit ce dernier à effectuer une mise en oeuvre du
procédé, objet de la présente invention, à partir de
matériaux semi-conducteurs, c'est-à-dire entrant dans la
définition précédemment donnée dans la description, totale-
ment liquides, afin notamment de satisfaire à la condition
relative au contact intime, quasi-parfait.
Dans une première approche, les liquides retenus ont
été les liquide~ électrolytes.
Une solution particulièrement avantageuse retenue a
consisté à utiliser de l'eau additionnée de chlorure de
sodium NaCl dissous de façon à obtenir des valeurs de
résistivité linéique adaptées.
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WO 98/16094 ~._lir~97101786
A titre d'exemple non limitatif, la concentration et
la résistivité linéique correspondantes des solutions
utilisées ont été les suivantes :
concentration
NaCl q/l p Qxm
0,6 9,1772
1,2005
0,6285
0,3349
28 0,2441
La loi donnant la valeur de la résistivité linéique
p de la solution en fonction de la salinité S de celle-ci,
vérifie la relation :
p = 5,3676 S-092' à la température de 20~C. (8)
Dans cette relation, la salinite est exprimée en g/l et la
résistivité en Q x m.
Des expériences succes:sives ont montré que la
résistivité optimale de la solution pour l'obtention d'un
effet d'absorption maximum des parasites radioélectriques
précités, se situe au taux de la, valeur p = 1 x n x m à une
puissance de 10 près.
Dans ces conditions et dans un mode de réalisation
particulier avantageux du proc,édé, objet de la présente
invention, la solution saline utilisée peut être constituée
par le sérum physiologique controlé à 9 g/l. La résistivité
linéique optimum de la solution est alors p = 0,7 n x m.
Selon une variante de réalisation, la solution
saline peut etre constituée par une solution de chlorure de
potassium KCl à la concentration de llg/l. Cette solution
saline présente l'avantage d'une meme mobilité ionique pour
les ions positifs et négatifs.
Dans tous les cas, la solution saline est de préférence au
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WO 98/160g4 ~ rl~97/01786
pH égal à 7. En outre, des produits stabilisants antibacté-
riens et antialgues peuvent être ajoutés.
Dans un tel cas, lorsque le matériau semi-conducteur
utilisé après l'opération de stabilisation est liquide ou
sous forme de gel le cas échéant, le procédé objet de la
présente invention peut être mis en oeuvre de la manière ci-
après, laquelle sera décrite en liaison avec la figure 3c.
Le mode opératoire permettant la mise en oeuvre du procédé,
obiet de la présente invention, sera décrit sur la base de
cette figure dans le cas de la réalisation d'un cable de
liaison amplificateur /haut-parleur par exemple.
Dans un tel cas, le conducteur 1 peut avantageuse-
ment etre réalisé sous forme de 8 brins de fil de cuivre
émaillé de 5/10 de mm, tel que le fil émaillé référencé
ST2.NG commercialisé en France par la Sociéte LE GUIPAGE
MODERNE. Ces brins sont torsadés par paires afin de corriger
les effets de peau et de proximite, ainsi que mentionne
precédemment dans la description.
La solution de matériau semi-conducteur étant
disponible sous forme de serum physiologique par exemple,
l'opération de stabilisation peut consister, ainsi que
représenté en figure 3c, à effectuer en premier lieu une
opération consistant à encapsuler le conducteur 1 ou circuit
électrique dans une enceinte étanche définitive 3. Cette
opération de gainage est représentée au point a) de la
figure 3c, l'enceinte etanche 3 pouvant consister, à titre
d'exemple non limitatif en un tube de polyéthylène 4/7 mm.
L'etape a) de gainage precitee peut alors être
suivie avantageusement d'une étape b) de mise en forme,
représentée au point b) de la figure 3c, étape dans laquelle
l'ensemble est configuré en forme de U par exemple, les
extrémités du conducteur 1 dépassant des extremites de
l'enceinte étanche 3.
L'étape de mise en forme proprement dite b) est
alors suivie d'une étape de remplissage c), représentée au
point c) de la figure 3c, de l'interstice ménagé entre le
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conducteur 1 et l'enceinte etanche 3 au moyen de la solution
saline. Sur la figure 3c, au point c) de celle-ci, on
indique que le remplissage est représenté de manière
illustrative au moyen d'un réservoir ou pipette à titre
d'exemple non limitatif. On indique toutefois qu'afin de
supprimer l'apparition de bulles d'air dans la solution
saline contenue dans l'enceint:e étanche 3, on peut, de
manière avantageuse, réaliser un tel remplissage au moyen
d'une opération d'aspiration, de préférence.
L'étape de remplissage c) est alors elle-même suivie
d'une étape d), représentée au point d) de la figure 3c,
constituant en un scellement des extrémités. De préférence,
les scellements étanches appropriés de l'enceinte étanche
définitive peuvent être réalisés au moyen d'une colle
lS silicone destinée à obturer les extrémités de l'enceinte
étanche 3, les extrémités des conducteurs 1 traversant
l'étancheité ainsi réalisée, le tout étant coiffé par un
embout ou manchon thermorétractable placé sur chaque
extrémité afin de protéger le scellement. Pour une étan-
chéité parfaite, on peut envisager d'envelopper l'extrémitédu tube et du conducteur avec un enrubannage de bande en
polytétrafluoréthylène recouvert: d'une mince couche de joint
silicone, le tout étant maintenu par un manchon thermoré-
tractable. De manière avantageuse, le scellement des
extrémités peut etre effectué sur les tubes ou enveloppes en
matériau thermoplastique auto-soudable, au moyen d'une pince
à mors chauffant.
Le meme procédé peut être appliqué pour la fabrica-
tion des câbles de modulation. Dans un tel cas, on indique
toutefois que le conducteur 1 est un fil émaillé simple, de
5/10 mm, alors que l'enceinte étanche 3 est constituée par
un tube de polyéthylène 3/6 mm ou par tout tube équivalent.
Ce mode de réalisation n'est pas limitatif et il peut être
envisagé, pour chaque conducteur constitutif de la liaison
cable de modulation, d'utiliser deux fils émaillés torsadés
pour constituer chaque conducteur 1 de la liaison.
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On indique en particulier que, outre la qualité
intrinsèque reconnue aux fils émaillés pour la constitution
des liaisons des câbles de modulation, déjà mentionnée dans
la description, la présence de l'émail permet d'assurer une
protection du cuivre conducteur à to~te attaque de la
solution saline, ce qui permet de conserver des propriétés
de qualité de transmission de manière sensiblement permanen-
te.
L'utilisation des cables de modulation et des câbles
de liaison amplificateur/haut-parleur obtenue conformément
au procédé, ob;et de la presente invention, tel que décrit
en liaison aves la figure 3c, a permis d'obtenir des
resultats d'ecoute excellents, la qualite d'écoute et la
sonorite étant superieures à celles obtenues avec la
projection d'un vernis semi-conducteur mentionne précédem-
ment dans la description lorsque les qualités de résistivité
de ce vernis semi-conducteur sont à leur valeur optimale.
Le procédé objet de la présente invention n'est pas
limité, lorsque le matériau semi-conducteur après la phase
de stabilisation est liquide, au mode de réalisation décrit
avec la figure 3c. En effet, ainsi qu'il sera maintenant
explicité en liaison avec la figure 3d, lorsque ce matériau
semi-conducteur après l'opération de stabilisation est
liquide ou sous forme de gel, cette opération de stabilisa-
tion peut consister avantageusement à ajouter au matériau
semi-conducteur un élément présentant des propriétés
ferromagnétiques pour engendrer un composé ferromagnétique
présentant des propriétés de matériau semi-conducteur. Sur
la figure 3d, on a représente cette étape de mise en oeuvre
du procédé de manière illustrative par une opération de
mélange au moyen d'un mélangeur à palette d'un matériau
semi-conducteur liquide, noté MSC, et d'un matériau ferroma-
gnétique sous forme pulvérulente pour réaliser un matériau,
soit liquide, soit sous forme de gel, correspondant.
Ainsi que représenté en outre sur la figure 3d, le
compos~ ferromagnétique présentant des propriétés de
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matériau semi-conducteur obtenues suite à l'opération de
mélange précitée, est ensuite appliqué sur le conducteur C
pour constituer par exemple une couche ou manchon représenté
en pointillé sur la figure 3d, et l'ensemble, en particulier
le manchon 2 de matériau semi-conducteur constitué par le
composé ferromagnétique présentant des propriétés de
matériau semi-conducteur, est alors soumis à un champ
magnétique permanent ou entretenu, illustré par la référence
~ fléchée sur la figure 3d, afin d'assurer le confinement du
composé ferromagnétique présentant les propriétés de
matériau semi-conducteur sur la surface externe du conduc-
teur 1 ou du circuit électrique.
Le procédé objet de la présente invention, dans le
mode de réalisation décrit en liaison avec la figure 3d,
trouve une application particulièrement avantageuse dans le
domaine de la haute fidélité pour la compensation en
parasites radioélectriques des haut-parleurs eux-memes, et
non plus de la liaison entre ampLificateurs et haut-parleurs
et enceintes acGustiques, ainsi qu'il sera décrit ultérieu-
rement dans la description.
Une description plus détaillée de circuits électrl-
ques ou cables compensés en parasites radioélectriques
engendrés notamment par des phenomènes de micro-décharges
électriques presents sur la surface externe de ces circuits
ou cables électriques, lorsque ceux-ci sont alimentés en
tension électrique, sera maintenant donnée en liaison avec
les figures 4a à 4c, ces circuits ou câbles électriques
étant bien entendu o~tenus par la mise en oeuvre du procédé
précédemment décrit.
Ainsi q~Je représenté par exemple sur la figure 4a,
le conducteur ou circuit électrique l comporte, sur sa
surface externe, un revêtement 2 de matériau semi-conduc-
teur, la notion de matériau semi-conducteur ayant été
définie précédemment dans le cadre de la description du
procédé objet de la présente invention.
D'une manière générale, on indique que le matériau
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semi-conducteur 2 forme un manchon recouvrant le conducteur
électrique l ou, à tout le moins, une couche recouvrant un
circuit électrique, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement
dans la description. Le matériau semi-conducteur présente
une valeur de résistivité linéique permettant à la fois de
maintenir la surface externe de ce circuit électrique ou
conducteur électrique à un potentiel électrique statique de
valeur locale constante, voisine de celle du circuit ou du
conducteur l, et d'absorber l'ensemble des courants électri-
ques erratiques de décharge provoqués par les phénomènesparasites précités. Le matériau semi-conducteur peut etre
solide, ou liquide, ou sous forme de gel, et peut consister
par exemple en une couche fine de quelques ~m déposée par
vaporisation du vernis semi-conducteur référencé 8001,
commercialisé par la Société VON ROLL ISOLA.
De préférence, mais de manière non limitative,
l'ensemble peut etre gainé par une gaine fine protectrice 3,
laquelle permet d'assurer une protection de la couche de
matériau semi-conducteur et de l'ensemble ainsi constitué.
D'une manière générale, on indique que le conducteur l peut
être constitué par un fil électrique de cuivre, émaillé ou
non, de section appropriée.
Dans une variante de réalisation telle que représen-
tée en figure 4b, le conducteur électrique l peut être
constitué par une pluralité de brins de fils de cuivre
émaillés torsadés, l'ame centrale portant la référence l et
l'émail la référence lO, tel que représenté sur la figure
4b.
Dans tous les cas, la gaine de protection 3 peut
etre ajoutée afin de protéger l'ensemble.
Enfin, dans le cas où le matériau semi-conducteur
est une solution saline par exemple, tel que le sérum
physiologique, le circuit électrique compensé en parasites
radioélectriques objet de la présente invention, ainsi que
représenté en coupe selon un plan de coupe longitudinale en
figure 4c, peut comporter avantageusement l'enceinte étanche
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3 constituée par un tube de polyéthylène par exemple.
L'enceinte étanche 3 contient partiellement le circuit ou le
conducteur électrique 1, lequel est constitué, soit par du
fil électrique torsadé de 5/10 ~ émaillé, soit par un seul
fil émaillé de 5/10 mm par exemple. De cette maniere, une
partie majeure du circuit électrique 1, ou conducteur
électrique 1, est immergée dans le matériau semi-conducteur
liquide ou sous forme de gel, seules les extrémités desti-
nées à réaliser les connexions n'étant pas immergées dans le
matériau semi-conducteur précite.
En outre, ainsi qu'on l'observera sur la figure 4c,
des bornes de connexion 4 exterieures à l'enceinte étanche
3 sont interconnectees à la 'partie majeure du circuit
électrique immergée,
Ainsi que représenté sur la figure 4c, les bornes de
connexion 4 peuvent avantageusemlent être constituées par un
scellement 40 assurant l'obturation étanche de l'enceinte
étanche 3 à chacune de ses ex1trémités, ce scellement 40
étant réalisé par exemple par un mastic silicone. L'ensemble
peut être coiffé de manchons thermo-rétractables 41, un plot
de connexion ou borne de connexion de type fiche banane 42
par exemple étant interconnecte au conducteur 1, la fiche de
connexion 42 étant de préférence prise et maintenue par le
manchon thermo-rétractable 41. Un tel mode de fabrication
permet de réaliser des câbles de modulation ou des câbles de
liaison amplificateurs/haut-parleurs de longueur déterminée
standard présentant une bonne stabilité dans le temps et des
conditions de transmission des signaux électriques de
premier ordre.
Un justificatif de la mise en oeuvre du procédé,
objet de la présente invention, et des résultats obtenus
grâce à la structure des câbles et circuits électriques
compensés en parasites radioélectriques tels que décrits
précédemment avec les figures 4a à 4c, sera maintenant donné
relativement au phénomène de micro-décharges erratiques
susceptible de se produire à la surface de tout conducteur
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34
electrique non compensé conformément au procédé ob~et de la
pr~sente invention.
Dans le cas d'un conducteur électrique cylindrique
C, représenté en figure 5a, ce conducteur électrique ~tant
supposé nu, un tel conducteur fraîchement usiné se recouvre
quasi-instantanément d'une ou plusieurs couches d'air mais
plus particulièrement d'oxygène, lequel présente une avidité
particulière pour les métaux, excepté l'or.
Dans le cas du cuivre en particulier, il se produit
un début d'oxydation, lequel se ralentit après quelques
heures.
En conséquence, il existe toujours une couche d'une
ou deux molécules d'épaisseur de gaz tel que l'oxygène,
l'azote, le gaz carbonique, voire la vapeur d'eau, adsorbé,
compliqué d'un phénomène de début d'oxydation.
L'application d'un potentiel électrique lors de la
transmission d'un signal au moyen d'un tel conducteur C,
produit sur ce conducteur et en particulier à l'interface
conducteur/isolant de celui-ci, un ensemble de phénomènes de
décharges appelées micro-décharges d'interface.
Un tel phénomène peut etre rapproché du phénomène
connu sous le nom d'effet couronne sur les lignes à haute
tension, bien que les ordres de grandeur des tensions mises
en jeu soient très différents.
Dans le cas des micro-décharges d'interface, celles-
ci se produisent pour des tensions extremement faibles, de
l'ordre du ,uV, et n'apparaissent qu'au voisinage immédiat du
conducteur C, c'est-à-dire de la surface externe de celui-
ci. On comprend en particulier que, bien que les tensions
impliquées au niveau des aspérités et de la rugosité de la
surface externe précitée soient de quelques ,uV, ces diffé-
rences de potentiel, rapportées à des distances de rugosité
ou de granulométrie de l'ordre du ,um, sont susceptibles
d'engendrer des champs électriques locaux importants, de
l'ordre de plusieurs volts par mètre.
En conséquence, le phénomène des micro-décharges
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d'interface sont également à rapprocher de l'effet Branly
précédemment mentionné dans la description.
Une analyse du phénomène de micro-decharges d'inter-
face à partir de l'effet couronne peut etre effectuée en
référence à l'étude publiée par Claude GARY et Marcel MOREAU
relativement à cet effet couronne, dans un ouvrage intitulé
"L'effet de couronne en tension alternative", publié aux
Librairies Eyrolles, à Paris, France, en 1976.
Certains éléments de cette étude peuvent etre repris
et appliqués au phénomène des micro-décharges d'interface.
Pour un conducteur cylindrique de rayon r porté à un
potentiel électrique V, ~e champ électrique à la surface de
ce dernier vérifie la relation :
E = V (9)
r.ln D
r
La valeur du champ exprimée par cette relation est
en V/m, D représente la distanc:e du conducteur C avec les
conducteurs voisins ou le potentiel de référence, r repré-
sente la distance par rapport à :La surface du conducteur, ln
désigne le log népérien.
On conçoit bien sur ~ue la valeur locale du champ
électrique peut être accrue par effet de pointe lorsque des
aspérités sont présentes sur le conducteur. C'est précisé-
ment le cas des limailles permettant la mise en évidence de
l'effet Branly, les conducteurs industriels issus des
filières étant bien entendu toujours nantis à profusion de
ce type d'aspérités sur leur surface latérale.
A l'échelle moléculaire, ce champ peut bien entendu
etre localement très important.
Pour une aspérité simplement modélisée sous forme
d'une demi-ellipse telle que représentée en figure 5a) en
partie droite, par rapport à la surface du conducteur
représenté vertical, la valeur clu champ s'écrit :
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36
Em.~ = Eo c/a x (c/h) 2 (lO)
arg th (c/a) - c/a
Dans cette relation :
c représente la distance du foyer de l'ellipse à la
surface du conducteur C,
a représente la distance du sommet de l'ellipse, c'est-à-
dire de l'aspérité par rapport à la surface de ce même
conducteur C,
h représente la demi-dimension transversale de l'ellipse.
Plus l'ellipsoide, donc l'asperité, est pointu, plus
le rapport c/a est petit et plus le facteur multiplicateur
de la valeur du champ engendré au voisinage de l'aspérité
est important par rapport à la valeur du champ Eo au
voisinage de la surface du conducteur C.
A titre d'exemple non limitatif, on indique que pour
c/a = 0,7 et c/h = 3, on a E~ / Eo = 37,7.
Alors que dans l'effet couronne classique, des
décharges de différents types apparaissent au sommet de ces
aspérités en fonction de la valeur de la tension appliquée
et de la polarité du signal, ces décharges étant du type
avalanches de Townsend, décharges positives, impulsions de
Trichel pour des courants impulsionnels avec des fréquences
de relaxation de 1 à 100 kHz par exemple, dans le cas de
micro-décharges d'interface au contraire, ces décharges ne
se produisent plus dans l'air environnant mais dans la fine
couche isolante en contact avec le conducteur, c'est-à-dire
la surface périphérique de celui-ci.
Suivant le mode de fabrication du cable électrique
utilisé, c'est-à-dire extrusion, colamina~e, polymérisation
en sortie de filière, quelques molécules gazeuses peuvent
par exemple etre piégées entre le matériau isolant et le
conducteur C proprement dit. En outre, à l'échelle molécu-
laire, les aspérités d'usinage sur la surface périphérique
du conducteur C sont importantes.
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37
Dans le cas des conducteurs nus, il existe toujours
une ou deux, voire plusieurs, couches de molécules adsor-
bées, ainsi que mentionné précédemment. Pour les métaux non
précieux en particulier le cuivre, il se produit presque
5toujours une oxydation de la couche superficielle de celui-
ci .
C'est donc dans ces couches moléculaires, en contact
immédiat avec le conducteur C', gaz ambiant adsorbé ou
diélectrique lorsque le diélec1rique adhere parfaitement,
10que se produit le phénomène des micro-décharges d'interface
en fonction du champ électrique local et de la structure
métal isolant de l'interface comsidéré.
Bien que les phénomènes physiques mis en jeu soient
encore très mal connus, une modélisation de ces phénomènes
15de micro-décharges d'interface sera proposée en liaison avec
la figure Sb et les figures 5c a 5f.
Ces phénomènes de micro-décharges conduisant à une
dégradation audible du signal, ainsi que relaté précédemment
suite aux travaux et constatations mentionnés dans la
20description, celles-ci conduisent à des perturbations dans
le spectre de fréquences audio compris entre 20 Hz et
20 kHz.
Une telle constatation implique, dans le cas de
décharges rapides à front raide!, que celles-ci doivent se
25présenter sous une forme récurrente avec une période de
récurrence comprise dans la bande audiofréquence. C'est par
exemple le cas des impulsions de Trichel dans le cas de
l'effet couronne.
Dans le cas des micro-décharges d'interface, il est
30alors possible de modéliser la structure de l'interface au
- moyen du schéma représenté en figure 5b. Cette modélisation
est représentée en liaison avec La figure 5a et les symboles
utilisés dans la figure 5b pour cette modélisation représen-
tent :
35- E(t), une source de tension, c'est-a-dire finale-
ment une tension induite sur le cable, soit par le signal
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transmettre, soit par un parasite radioelectrique externe ;
- R représente la résistance interne de l'interfa-
ce ;
- C, représente la capacité des premières couches
isolantes imméd atement en contact avec le conducteur. Il
s'agit donc de l'air dans le cas d'un conducteur nu ou de
l'isolant appliqué sur un conducteur isolé ;
- e est un éclateur qui court-circuite la capacité
C1 dès que la tension aux bornes de C1 dépasse une valeur de
seuil donnée et initie le phénomène de relaxation ;
- C2 représente la capacité du conducteur C par
rapport à la masse, c'est-à-dire au potentiel de référence
ou à la terre.
L'ensemble C1+e traduit le phénomène des micro-
décharges à l'interface, conducteur C isolant. En toute
hypothèse, il existe en fait de nombreux couples C1+e
connectés en série ou en parallèle, correspondant à des
sauts d'électrons allant de la simple délocalisation au
micro-claquage proprement dit, appelé par les physiciens par
le *erme global de "décharge partielle".
Une simulation numérique fournit cependant des
résultats très significatifs représentés sur les figures 5c
à 5f.
Ainsi que représenté sur la figure 5c, pour une
tension de source E(t) constituée par une tension sinusoï-
dale pure de fréquence 1 kHz, la tension aux bornes de la
capacité C~ en présence de l'éclateur e est représentée sur
la figure 5c pour une tension de claquage supposée deux fois
p~us grande en signaux positifs qu'en signaux négatifs.
Le courant dans l'ensemble du circuit tel que
représenté en figure 5d apparalt globalement peu affecté par
les claquages successifs provoqués par l'éclateur e.
Une vue agrandie en figure 5e et figure 5f d'une
crête positive respectivement négative du courant représenté
en figure 5b, met en évidence les perturbations de ce
courant par les micro-décharges, la fréquence des perturba-
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tlons apparaissant plus élevée pour la crate négative bien
que l'amplitude de ces perturbations apparaisse moindre.
La modélisation précitée, telle que représentée en
figure 5b, permet, à partir des figures 5d à 5f, d'apporter
les interprétations ci-après relativement aux résultats
obtenus :
- les perturbations liées aux micro-décharges
apparaissent sous forme d'un trai.n d'impulsions à fréquence
localement constante. Leur fréquence de récurrence est
susceptible de tomber dans le spectre audiofréquences ;
- les micro-décharges apparaissent individuellement
très brèves et ne peuvent pour ce1te raison être vraisembla-
blement détectées avec un appareilla~e classique, seule la
fréquence de récurrence précitée pouvant etre perceptible ;
- cette fréquence de réc:urrence varie en fonction
des paramètres suivants :
résistance interne du circuit de décharge
seuil de claquage
. polarité du signal
. valeur des capacités de claquage C,
. valeur des capacités à la terre C2
c'est-à-dire suivant l'ensemble des paramètres physiques et
géométriques de l'interface méta.L/isolant.
- pour un signal sinusoïdal pur et d'amplitude
constante, les micro-claquages se traduisent tout au plus
par une, le cas échéant, deux raies supplémentaires dans le
spectre audiofréquences, ces raies supplémentaires étant le
plus souvent noyées dans le bruit. Il n'en est plus du tout
de même pour un signal musical Ipour lequel le spectre de
fréquences est riche et se trouve modifié en permanence avec
l'apparition de raies supplémentaires fortement corrélées
avec le signal. De telles raies supplémentaires apparaissent
alors de manière tout-à-fait perceptible, c'est-à-dire
audible, alors qu'elles demeurent toutefois très difficiles
à détecter par des mesures classiques :
- à chaque micro-décharge, c'est-à-dire chaque
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micro-claquage ou lors de retour à l'état précédent, peut
vraisemblablement être associé un retard comparable à celui
mentionné préalablement dans la description relativement
la polarisation des molécules dipolaires, ce retard entraî-
nant des phénomènes complexes supplémentaires bien que ne
modifiant pas le spectre des raies supplémentaires émises ;
- pour un spectre de raies de période de récurrence
1, la transformée de Laplace appliquée ~ ce dernier est de
la forme 1/1-exp( -Ip ), lequel se traduit par un ensemble
spectre continu + spectre de raies similaire à celui d'une
ligne de transmission ouverte, ce qui permet de se ramener
au cas de phénomènes de retard ou d'échos incriminés maintes
fois en matière de musicalité ;
- les tensions parasites engendrées par les micro-
décharges d'interface sont très raides et donc très rapide-
ment atténuées. Pour cette raison, elles n'ont qu'une
influence locale mais certaine par rayonnement ou induction
capacitive, mais ont par contre une influence globale sur
l'intensité du courant circulant dans le conducteur C.
Toutefois, il faut noter l'existence d'un mode de
propagation particulier à l'interface conducteur / isolant
précité dans un cable isolé, ce mode de propagation corres-
pondant à une solution particulière des équations de
Maxwell. La propagation selon ce mode de propagation des
rayonnements engendrés par les micro-décharges d'interface
dans un conducteur C isolé classique ne peut donc etre
exclue.
Le problème des micro-décharges à l'interface
conducteur / isolant ayant été illustre grace à la modélisa-
tion proposée en figure 5b et à la simulation représentée en
figures 5c à Sf, la solution retenue pour la mise en oeuvre
du procédé objet de la présente invention et la fabrication
des cables compensés en phénomènes radioélectriques corres-
pondants, permettant de se protéger de ces phénomènes de
micro-décharges ainsi que des phénomènes de mémoire d'iso-
lant liés à l'orientation des molécules dipolaires, apparaît
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41
alors justifiée pour les raisons ci-après.
La couche de matériau semi-conducteur, conformément
au procédé objet de la présente invention, permet d'éviter
ces micro-décharges en créant une équipotentialité locale
conducteur/ environnement imméd.iat.
Le fait d'envisager un écran tel qu'un écran
électrique conducteur au potentiel du conducteur semblable
à un blindage ne ferait que repousser le problème car des
micro-décharges apparaîtraient elles-mêmes à la surface de
cet écran.
La solution préconisée,,-onformément à l'objet de la
présente invention, consistant en fait à utiliser un écran
semi-conducteur est justifiée pour autant que cet écran
semi-conducteur soit :
- suffisamment conducteur pour créer une équi-
potentialité statique effective, et
- suffisamment résistan1: pour annuler les courants
susceptibles d'être provoqués par les micro-décharges
d'interface précédemment décrit:es. Ces courants sont les
courants transversaux ou de propagation longitudinale dans
le conducteur C.
On comprend de la manière la plus claire que l'écran
semi-conducteur précité doit être en contact parfait avec le
conducteur C ou, plus généralement, avec l'isolant tel que
la couche d'émail recouvrant le conducteur à protéger dans
la mesure où des vacuoles ou irrégularités de surface
subsistantes ne feraient qu'aggraver le problème.
Le phénomène des micro-décharges d'interface
précédemment analysé n'est pas limité aux seuls câbles
constitués par des fils conducteu.rs, mais apparaît également
se produire au niveau des circuits électroniques dans le
sens le plus général du terme de ces derniers.
Une investigation en ce sens a été menée par
l'inventeur, M.JOHANNET, sur la base de l'amplificateur l W
décrit en figures 1, lg et lh.
Une première investigat.ion a consisté à vérifier
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42
l'hypothèse précédente au niveau de circuits électroniques
en g~néral. Afin de simplifier la procédure de vérification,
celle-ci a consisté à appliquer sur l'ensemble du circuit,
ce circuit étant réalisé sous forme de câblage expérimental
sans aucune précaution particulière, une couche de fluide
antistatique tel que mentionné précédemment dans la descrip-
tion, le PHEMASTAT. La couche de matériau antistatique a eté
appliquée sur la face supérieure et la face inférieure du
circuit imprimé, et en particulier sur l'ensemble des
composants, et en particulier sur les parties de conducteur
nu ou isolé.
Suite à un tel traitement, et toutes choses égales
par ailleurs, c'est-à-dire les câbles de modulation et les
câbles de liaison amplificateur/haut-parleur (enceintes
acoustiques) ayant été maintenus dans leur forme de réalisa-
tion conforme à l'objet de la présente invention, le
résultat global d'écoute subjective s'est révélé particuliè-
rement stupéfiant.
Au niveau de l'analyse subjective des résultats
obtenus, on doit citer impérativement :
- la disparition de toute impression de distorsion
subjective ;
- une sensation d'accroissement considérable de la
dynamique d'écoute, cet accroissement ayant été mis en
évidence par le maintien global de la clarté d'écoute quel
que soit le niveau du signal transmis par l'amplificateur ;
- la disparition totale du bruit de fond perçu alors
que, paradoxalement, le bruit de fond réel du studio
d'enregistrement, présent au niveau du signal délivré par la
source, demeure bien évidemment présent ;
- la présence de détails sonores propres aux
instruments, qui n'avaient jamais pu etre mis en évidence à
l'écoute au moyen de circuits normaux :
- la clarté et la précision du rythme ou tempo en
cohérence parfaite avec la mélodie.
Outre l'investigation précedente, on indique
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WO98tl6094 PCTn~7101786
43-
également que le remplacement du câble d'alimentation de la
source constituée par un lecteur de disque optlque du
commerce par un cable de type FLATLINE recouvert d'une
couche de GRAPHIT 33 améliore encore le résultat d'écoute.
Une amélioration décisive a enfin ~té obtenue en remplaçant
le cable d'alimentation secteur par un câble munl de
conducteurs compensés en parasites radioélectriques,
conformes à l'objet de la présente invention. En effet, on
avait pu constater, lors de l'utilisation de câbles d'ali-
mentation classiques, que le phérlomène des micro-decharges,
et la dégradation de la qualité de la musicalité, apparais-
sent de manière beaucoup plus significative lorsque, en
fonction du sens de la prise secteur, les enroulements
externes des transformateurs d'alimentation sont reliés au
conducteur de phase plutôt qu'au conducteur de neutre. Cette
constatation suivie de l'amélioration décisive précitée lors
de l'utilisation de conducteurs compensés en remplacement du
cable d'alimentation apporte ainsi une confirmation supplé-
mentaire de la validité du phénomène de micro-décharges.
Il est donc manifeste que les phénomènes mis en
évidence precédemment dans la des,~ription concernent en fait
tous les circuits électroniques cle traitement de signal, et
en particulier non seulement le!3 circuits d'amplification
dans les chaines HiFi, mais également les câbles d'alimenta-
tion véhiculant le courant du serteur.
D'une manière générale et de façon à obtenir une
permanence de la compensation souhaitée des parasites
radioélectriques sur tout circuit electronique, une solution
peut consister à déposer une couche de matériau semi-
conducteur telle qu'une couche de graphite au moyen du
matériau GRAPHIT 33 tel que décrit précédemment dans la
description. Ce dépot d'une couch,e de matériau semi-conduc-
teur sous forme de graphite peut etre réalisé par une
pulvérisation du produit GRAPHIT 33 précédemment décrit ou
d'un produit équivalent tel que le produit KF-BLINDOTUB
appliqué à la bombe aérosol sur les enroulements de trans-
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formateurs tels que transformateurs d'alimentation et fils
de cablage reliant les alimentations aux circuits.
Toutefois, ainsi qu'il sera décrit en liaison avec
la figure 6a par exemple, on indique qu'un conditionnement
particulièrement avantageux d'un circuit électronique
quelconque peut consister à prévoir une enceinte étanche,
portant la référence 3, constituée par exemple par une baîte
en métal revetue ou non à l'intérieur d'une couche de
matériau protecteur telle qu'une couche de polyur~thane par
exemple. Cette anceinte 3 est prévue de façon à contenir
partiellement le circuit électrique ou électronique à
conditionner, ainsi que le matériau semi-conducteur 2 dans
lequel une majeure partie du circuit électrique ou électro-
nique est immergée. On indique, à titre d'exemple non
limitatif, que dans ce cas, le matériau semi-conducteur 2
peut avantageusement être réalisé par un gel de résistivité
convenable, ainsi que mentionné précedemm~nt dans la
description, où le cas échéant par une solution saline dans
les conditions mentionnées précédemment dans la description.
Dans un tel cas, et afin d'assurer une protection anti-
corrosion de l'ensemble du circuit électronique ou, à tout
le moins, de la majeure partie de celui-ci qui est immergée
dans le matériau semi-conducteur 2, on indique que le
circuit électronique, ainsi que représenté en figure 6a,
peut globalement être revêtu avantageusement d'un film
protecteur, portant la référence 10, contre la corrosion et
les phénomènes d'électrolyse.
Dans un tel cas, on comprend par exemple que,
lorsque le circuit électronique est formé par une plaquette
de circuit imprimé CI munie de conducteurs électriques
appropriés afin d'assurer les liaisons électriques et les
fonctions du circuit électronique précité, les conducteurs
1 et les composants placés sur la face opposée du circuit
intégré CI jouent le rôle de conducteurs sur les surfaces
desquels le phénomène des micro-décharges intervient.
L'ensemble est alors enrobé dans une couche protectrice 10,
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WO 98/16094 rCT/FRg7tO1786
cette couche protectrice 10 pouvant consister en l'applica-
tion de deux ou trois couches minces de polyuréthane
espacées dans le temps pour un sl~chage parfait successif de
chaque couche déposée.
Bien entendu, des bornes de connexion T1, T2, T3, T4
respectivement T'1, T'2, T' 3, sont prévues extérieurement à
l'enceinte étanche 3, ces bornes telles que bornes d'alimen-
tation du circuit électronique et bornes d'entrée et sortie
du slgnal à traiter étant in1:erconnectées à la partle
majeure du circuit électrique immergée. On comprend bien sur
que les connexions peuvent être protégées de la même façon
que le circuit électronique proF~rement dit pour constituer
la majeure partie du circuit électrique immergée, seules les
parties externes aux traversées étanches, supportant les
bornes de connexion, n'étant pas bien entendu revêtues de la
couche de protection anti-corrosion.
En outre, l'enceinte étanche 3 métallique peut être
munie d'une borne permettant de relier cette enceinte
étanche 3 à un potentiel de réference tel que la masse de
l'ensemble d'un dispositif plus c:omplexe. Cette borne porte
la référence 30 sur la figure 6a. Les bornes d'entrée et
sortie portent les références T, à T4, respectivement T', à
T ' 3 de manière non limitative.
Ainsi, le module de traitement, lorsque l'enceinte
étanche 3 constitue un blindage électrique et le cas échéant
un blindage magnétique au mum,~tal par exemple, est-il
totalement protégé, non seulement des perturbations électri-
ques ou radioélectriques extérieures qui sont arrêtées par
le blindage constitué par l'enceinte étanche 3 précitée,
mais egalement des perturbations radioélectriques internes
constituées par les micro-décharges d'interface, ce qui
permet d'obtenir un traitement dul signal d'entrée sensible-
ment exempt de tout parasite.
On comprend en outre qu'en raison de la plus grande
capacité calorifique du matériaiu semi-conducteur 2 sous
forme de gel ou sous forme de liquide que celle de l'air,
., '
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les problèmes de refroidissement sont totalement résolus, en
particulier pour les circuits de faible puissance tels que
les circuits électroniques ou de traitement numérlque.
A titre d'exemple avantageux de réalisation de tels
circuits électriques ou électroniques, on indique l'applica-
tion de telles réalisations à des composants électroniques
dé~à encapsulés, tels que les potentiomètres notamment.
Un autre mode de réalisation particuli~rement
avantageux d'un conditionnement sp~cifique d'un circuit
électrique plus particulièrement utilisé dans les installa-
tions HiFi, sera maintenant décrit en liaison avec la figure
6b.
Lorsque le circuit électrique est constitué par le
bobinage BO constitué par des conducteurs 1 d'un haut-
parleur à membrane, tel qu'un tweeter d'enceinte acoustique,la notion de tweeter désignant tout haut-parleur aux
fr~quences hautes, le circuit électrique conforme à l'ob~et
de la présente invention comprend, ainsi que représenté en
figure 6b précitée, disposé entre les pièces polaires PP et
le noyau CO d'un aimant permanent, le bobinage électrique
précité BO formé par un enroulement multiple en fil électri-
que émaillé par exemple, ce bobinage BO étant enroulé sur la
base de la membrane M du haut-parleur. Dans sa position
moyenne ou position de repos, le bobinage entoure le noyau
CO de l'aimant permanent. En outre, ainsi que représenté sur
la figure 6b précitée, un matériau semi-conducteur 2
présentant des propriétés ferromagnétiques est disposé entre
les pièces polaires et le noyau CO de façon que ce matériau
semi-conducteur 2, doté de propriétés ferromagnétiques,
assure l'immersion totale du bobinage BO dans sa position
moyenne. Le matériau semi-conducteur 2 est alors soumis au
champ magnétique permanent de confinement dans l'espace
défini par les pièces polaires PP et par le noyau CO de
l'aimant permanent. On rappelle bien entendu que les pièces
polaires PP sont reliées par un circuit magnétique CM de
manière classiq~e.
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Dans un mode de réalisation particulier, on indique
que le matériau semi-conducteur 2 presentant des propriét~s
ferromagnétiques était constitue par un mélange de :
- 70 à 90 % en poids de FERROFLUIDE, et de
- 30 à l0 ~ en poids d'un matériau pulvérulent
miscible faiblement conducteur de l'électricité.
Le matériau pulvérulent étant du graphite pulvérulent
mélangé dans les proportions indiquées par rapport au
FERROFLUIDE.
Des résultats sensibles ont été obtenus, le matériau semi-
conducteur 2 présentant les propriétés ferromagnétiques
ainsi obtenues ayant été conditionné de façon à présenter
une resistivité linéique p comprise entre O,l Q x m et
lo n x m.
Enfin, dans tous les cas où une encapsulation du
circuit électrique ou électronique ne peut être réalisée, de
très bons résultats ont été obtenus grace à la pulvérisation
sur le conducteur électrique en fil émaillé d'un aérosol
graphité, tel que le GRAPHIT 33 précédemment mentionné, et
en procédant à un essuyage soi(~neux du produit excédant.
C'est le cas en particulier pour :
- les transformateurs et leurs faisceaux de raccordement ;
- les faisceaux de câbles destinés à l'alimentation ;
- les bobines mobiles de haut--parleurs dans lesquels le
FERROFLUIDE n'est pas utilisé ;
- en général, tous les conducteurs isolés non-encapsula-
bles.
En conclusion générale, on indiquera que les
phénomènes de micro-décharges d'interface isolant/ conduc-
teur apparaiss~nt fortement associés aux phénomènes de
mémoire des isolants.
En fait, les signaux mlusicaux, c'est-à-dire les
signaux électroniques aux fréquences audio, traduits sous
forme de tension dans les conducteurs, provoquent des micro-
décharges aux interfaces conducteur/isolant.
Par micro-décharges d'interface, il faut comprendre
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l'ensemble des phénomènes ci-après :
- changement d'orientation des molécules isolantes
en contact ou au voisinage des conducteurs, ce phénomène
n'étant pas sensiblement différent du phénomène de l'or1en-
tation ou du déplacement des molécules dipolaires, tel qu'il
a été mis en évidence au sujet de la mémoire des isolants ;
- saut d'électrons, soit par décharge, soit par
effet tunnel ;
- décharge partielle dans les interstices métal -
isolant ou isolant - isolant ;
- micro-effet couronne autour des pointes conductri-
ces qui existent toujours à l'échelle moléculaire sur la
surface des matériaux conducteurs.
On notera que l'ensemble des phénomènes de micro-
décharges se produisent même pour des signaux très faibles,
par exemple ceux issus d'une cellule à bobine mobile.
Ces micro-décharges sont probablement polarisées,
c'est-à-dire qu'elles se produisent de manière plus nette
pour une polarité du signal que pour la polarité inverse.
Cette constatation conduit à mettre en évidence un phénomène
de redressement du signal parasite global, lequel s'ajoute
au signal utile et produit une distorsion apparemment
audible malgré la faiblesse du phénomène.
Alors que le déclenchement des micro-décharges lors
de l'apparition d'une tension, c'est-à-dire d'un signal à
transmettre, est vraisemblablement immédiat, de même que
dans l'effet Branly, le retour sous l'effet d'une tension
inverse peut s'effectuer avec retard, ce qui produit l'effet
de traînage ou distorsion de mémoire ressenti à l'audition.
Enfin, le traitement complet d'une installation,
telle qu'une chaine HiFi par exemple, et en particulier des
cables d'alimentation de l'ensemble des éléments constitu-
tifs de celle-ci, donne des résultats tout-à-fait surpre-
nants au niveau de l'écoute subjective, les résultats, en
écoute subjective, pouvant s'analyser en :
- absence totale de distorsion meme a des niveaux
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frisant l'écrêtage ;
- séparation complète dles plans sonores ;
- apparition d'informations sonores complètement
insoupçonnées, donnant une impression d'audition en direct ;
- apparition de nuances dans le grave, non perçues
auparavant ;
- disparition complète du bruit de fond, seul le
signal utile étant entendu.
Le dernier point précité est certainement le plus
spectaculaire car le plus immédiat. Il peut être attribué au
fait que le bruit de fond, bien que présent, se présente
sous forme d'un bruit blanc tot:alement décorrélé du signal
à transmettre, l'oreille n'ayant alors aucun mal à séparer
le signal utile du bruit de fond.
Une autre caractéristique des résultats subjectifs
précités concerne la conservation globale de la physiologie
des sons transmis par l'intermt~diaire des signaux, dans la
mesure où l'équilibre subjectif des différentes bandes de
fréquences composant le signal transmis en grave, bas
médium, médium, ~aut médium et aigu sur la bande de 20 Hz à
20 kHz apparaît particulièrement remarquable.
De m;eme, en ce qui concerne la dynamique de l'écou-
te, on indique que, en liaison manifeste avec l'absence
totale de distorsion, l'écoute a bas niveau est sensiblement
la meme t~ue l'écoute à haut niveau, les plans sonores étant
globalement conservés ainsi que l'image stéréo permettant à
un auditeur de localiser, au moins perceptuellement, les
différents instruments musica~lx générateurs des signaux
transmis à l'enregistrement.
L'essai réalisé en laboratoire par l'inventeur,
M.JOHANNET, à partir d'une source lecteur de disque optique
du commerce de marque PHILI]?S, de modèle tout-à-fait
classique, associé à un ampli~icateur tel que décrit en
liaison avec la figure lg et lh,, et associé à des enceintes
acoustiques monovoie de qualite tout-à-fait quelconque, a
permis globalement une audition d'une qualité telle que la
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qualité médiocre des enceintes acoustiques était elle-même
occultée.
Pour une définition plus précise des paramètres
d'écoute et de qualité subjectives de dynamique, d'équilibre
subjectif et d'image stéréophonique, on pourra utilement se
reporter à la revue "Prestige Audio Vidéo", n~ 15, Septembre
1996, éditée et publiée en France par la sociét~ éditrice
P.V. Editions, Service Rédaction Publicité, 5 boulevard Ney,
75018 Paris.
