Brevet FR2004423A1 — publié le 19691121

L'invention concerne un changeur supradyne pour très hautes fréquences, comportant une diode varicap disposée dans une ligne haute fréquence et permettant de transposer un signal haute fréquence avec un signal à fréquence intermédiaire en un produit de mélange. 5 Des changeurs du type décrit sont d'un emploi général pour la transposition en hyperfréquence. Ils sont le plus souvent constitués de la façon suivante : les deux tensions haute fréquence à superposer, une tension dans la gamme des GHz et la tension habituelle à la fréquence intermédiaire de 70 MHz par exemple, sont appliquées à un oscillateur 10 hétérodyne simple ou push-pull, le produit de mélange désiré étant prélevé par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande. Ces montages connus posent le problème de la séparation, lors du prélèvement, du produit de mélange désiré et des autres tensions haute fréquence dans l'oscillateur hétérodyne. Il s'est révélé très avantageux de produire la tension d'oscilla-15 teur haute fréquence à l'aide de multiplicateurs à diodes. On utilise habituellement un oscillateur à quartz, dont la précision de fréquence est généralement augmentée par des thermostats dans la gamme de fréquence possible avec des quartz, on amplifie cette puissance d'oscillateur relativement faible puis on multiplie jusqu'à la fréquence désirée. Des amplifica-20 teurs additionnels à semiconducteurs ne permettent que de très mauvais rendements dans ces gamnes de fréquence et l'on est par suite réduit à la fréquence délivrée par le seul multiplicateur. Il faut par suite s'efforcer de réduire le plus possible les pertes de mélange. La diode mélangeuse elle-même, de type normal, dissipe 25 une fraction notable de la puissance délivrée par l'oscillateur. Ce fait a conduit à utiliser une diode varicap, dans laquelle une très faible fraction de la puissance active est consommée, la plus grande partie de la puissance étant purement réactive et par suite conservée. Une autre fraction très importante des pertes de mélange résulte 30 de la production de fréquences voisines, comme précédemment indiqué. La plus grande partie des pertes correspond aux deux fréquences images, voisines et gênantes, qui sont obligatoirement produites. L'invention vise à éviter ces pertes en réalisant le changeur de façon qu'il présente un pôle d'affaiblissement exactement pour chacune des deux fréquences images, inférieure et supé-35 rieure, ctest-à-dire une impédance élevée pour les fréquences images qui ne peuvent donc plus se produire. Selon une particularité essentielle de l'invention, le signal d'oscillateur est appliqué à la diode varicap par un filtre passe-bande 69 08177 2 2004423 accordable, couplé inductivement à une ligne X/4, le produit de mélange délivré par la diode varicap à partir des signaux d'oscillateur et à fréquence intermédiaire est disponible sur un second filtre passe-fcânde accordable, couplé inductivement à une seconde ligne ~\!h en aval de la 5 diode varicap, et un circuit oscillant parallèle est branché en parallèle -avec les deux bornes de la diode varicap. Selon une autre particularité de l'invention, le signal d'oscillateur est appliqué à la diode varicap par un filtre passe-bande accordable couplé capacitivement à une ligne "X/2, le produit de mélange délivré par la 10 diode varicap à partir des signaux d'oscillateur et à fréquence intermédiaire est disponible sous forme de signal de sortie sur un second filtre passe-bande accordable, couplé capacitivement à une seconde ligne \/2 en aval de la diode varicap, et un circuit oscillant parallèle est branché en parallèle avec les bornes de la diode varicap.. 15 D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des dessins sur lesquels : la figure 1 est le schéma des fréquences, la figure 2 est le schéma du changeur selon l'invention, et la figure 3 illustre la variation d'impédance du changeur sur sa 20 plage de fréquence. Le schéma de la figure 1 illustre la fréquence des diverses tensions de signal haute fréquence. Le signal à fréquence intermédiaire est habituellement à 70 MHz et doit être transposé dans la gamme des GHz. La fréquence de l'oscillateur Os dépend de la fréquence désirée du produit 25 de mélange Hf obtenu ; elle est décalée de 70 MHz par rapport à la fréquence d'oscillateur Os, ce décalage ne devant pas nécessairement se situer vers les hautes fréquences. Les fréquences images Sos et Shf sont produites et représentent une part notable des pertes du mélange ; leur production est évitée en prévoyant des pôles d'affaiblissement exactement dans cette position des 30 fréquences images. La fréquence calculée des deux lignes X/4 I et II se situe exactement entre la fréquence d'oscillateur 0s et le produit de mélange Hf obtenu. La figure 2 illustre la constitution de ce montage. Le signal d'oscillateur est appliqué à la diode varicap D par un filtre passe-bande BP1 35 accordable, à bande passante relativement étroite et couplé inductivement à • la ligne >/4 I en amont de la diode varicap D. Le signal à fréquence intermédiaire Zf est appliqué directement à la diode varicap D. En parallèle avec les bornes de la diode se trouve un circuit oscillant parallèle PK, qui permet d'accorder les fréquences de l'ensemble du changeur, et notamment les deux 69 08177 3 2004423 pôles des fréquences images Sos et Shf. Le produit de mélange Hf est délivré à la sortie par une seconde ligne A/4 II, couplée inductivement à un second filtre passe-bandeH?2 de sortie accordable, ayant également une bande passante étroite. 5 La figure 3 représente graphiquement la variation d'impédance des. diverses parties du changeur. Les réactances inductives sont représentées à la moitié supérieure de la figure et les réactances capacitives à la moitié inférieure, en fonction de la fréquence f. Le diagramme a (en tirets courts) représente la variation d'impédance de chacune des deux lignes A/4 I et II, 10 qui peuvent être considérées comme des lignes en court-circuit et constituent par suite un circuit oscillant parallèle. La ligne A/4 I transformé le filtre passe-bande BP1 à l'endroit de la diode varicap D en un circuit série, auquel correspond la courbe b' représentée en tirets longs. La seconde ligne A/4 II transforme de même le second filtre passe-bande BP2 à l'endroit de la diode 15. varicap D en un circuit série, auquel correspond la courbe b" également représentée en tirets longs. Au-dessous de sa fréquence de résonance Pos, le circuit série b' est capacitif et son impédance a un£ réactance capacitive de valeur B1 à la fréquence Shf. A cette fréquence, la réactance inductive de la ligne A/4 II est 20 simultanément al. Un calcul approprié permet de rendre la réactance capacitive du circuit série bl et la réactance inductive de la seconde ligne A/4 II égales à la fréquence Shf. Le circuit série b' constitue avec la seconde ligne II un circuit parallèle et présente à la fréquence image Shf une impédance si élevée qu'aucune puissance ne peut être consommée. Il en résulte la courbe ab' 25 (en trait plein). Onj procède de même pour le circuit série b", résultant de la transformation du second filtre passe-bande BP2 à l'endroit de la diode varicap D par la seconde ligne A/4 II. Le circuit série b" constitue un second circuit parallèle avec la ligne A/4 I. Le circuit série b" est inductif 30 à la fréquence image Sos et présente une réactance b2. La ligne ^/4 I est toutefois capacitive_à cette fréquence Sos et présente une réactance a2. Quand ces réactances sont égales; on obtient un second circuit résonnant parallèle et un pôle d'affaiblissement à la fréquence Sos, de sorte que cette dernière ne peut de nouveau pas se former. On obtient la courbe ab" (en trait 35 plein). Il faut noter que la courbe a correspond à une ligner/4 représentant un circuit parallèle et qu'une branche de la courbe a n'est pas affectée à l'une des deux lignes A/4-, comme les considérations précédentes pourraient le faire croire. Ces correspondances résultent du raisonnement. 69 08177 4 2004423 Les deux circuits série b1 et b", produits par transformation, constituent réunis un nouveau circuit parallèle quand les deux réactances b'I et b"l sont égales. On obtient ainsi un pôle d'affaiblissement qui coïncide dans ce cas avec la fréquence de résonance des lignes %f4, représentées par 5 les deux branches b'b" et b"b', mais cette condition n'est pas indispensable. Ce pôle d'affaiblissement n'intéresse pas le fonctionnement, car les fréquences de service du changeur sont Os et Hf, auxquelles ces réactances sont nulles et se situent aux points Phf et Pos. Le rôle du circuit oscillant parallèle PK, monté en parallèle 10 avec la diode varicap, consiste simplement à faire varier la valeur des réactances des lignes A/4 I et II et par suite simultanément aussi leur action de transformation des filtres passe-bande BP1 et BP2. La variation des valeurs L et C permet de faire varier les réactances capacitive et inductive de façon que les pôles d'affaiblissement des circuits parallèles 15 résultants se situent exactement aux fréquences images Shf et Sos, et interdisent par suite totalement la production de ces fréquences. La même action peut être obtenue en couplant capacitivement les filtres passe-bande BP1 et BP2 à la ligne haute fréquence correspondante, dont la longueur doit toutefois être portée à À/2. 08177 5 2004423 REVENDICATIONS 1. Changeur supradyne pour très hautes fréquences, comportant une diode varicap disposée dans une ligne haute fréquence, permettant de transposer un signal d'oscillateur haute fréquence en un produit de mélange à l'aide d'un signal à fréquence intermédiaire et caractérisé en ce que le signal d'oscillateur est appliqué à la diode varicap par un filtre passe-bande accordable couplé inductivement à me ligne le produit de mélange délivré par la diode varicap à partir des signaux d'oscillateur et à fréquence intermédiaire est disponible sous forme de signal de sortie sur un second filtre passe-bande accordable, couplé inductivement à une seconde ligne \Ik en aval de la diode varicap, et un circuit oscillant parallèle est branché en parallèle avec la diode varicap. 2. Changeur supradyne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal d'oscillateur est appliqué à la diode varicap par tin filtre passe-bande accordé couplé capàcitivement à une ligne A/2, le produit de mélange délivré par la diode varicap à partir des signaux d'oscillateur et à fréquence intermédiaire est disponible sous forme de signaltfe sortie, sur un second filtre passe-bande accordable, couplé capacitivement à une seconde ligne \/2 en aval de la diode varicap, et un circuit oscillant parallèle est monté en parallèle avec la diode varicap.