Brevet FR2010022A1 — publié le 19700213

L'invention concerne un montage amplificateur pour hyperfréquence, constitué par des amplificateurs-mélangeurs itératifs à admittances d'entrée et de sortie positives. Un am-plificateur|mélangeur itératif est constitué par le montage ité-5 ratif d'un mélangeur élévateur paramétrique et d'un mélangeur abaisseur paramétrique, dont les diodes de réactance sont pompées avec des phases différentes, et dans lequel un dipole réciproque ' passif, compensant l'admittance de réaction, est inséré entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur-mélangeur itératif. 10 Un tel amplificateur-mélangeur itératif constitue un circuit amplificateur non réciproque, qui doit etre utilisé de façon que son facteur de bruit minimal coïncide avec celui de l'amplificateur reflex à circulateur, pour un gain donnéde transmission à la résonance (cf. Telefunken-Zeitung 40, 1967* n°l/2, pp.119-132). 15; La condition de bruit minimal exige dans le cas de 1!amplificateur-mélangeur itératif précité une adaptation en puissance à la sortie (m^ =■ 1), mais par contre une désadaptation généralement très grande à l'entrée (mE =1). L'invention vise à obtenir simultanément l'adaptation 20 en puissance et en bruit dans le cas du montage amplificateur pour hyperfréquences précédemment déc^t. Selon une particularité essentielle de l'invention, un second amplificateur-mélangeur itératif est monté en série et respecte les conditions suivantes s 25 fA = 1 * 25 dans lesquelles H mA mE ReY'. A "^T~ ReY-, H' = • Li eff2 69 17911 2. 2010022 avec ? ReY'o ~ Partie réelle de 1'admlttance de sortie du montage complet Gj^ = admittance de charge ReYg = partie réelle de l'admittance d'entrée du montage 5 complet Gg = admittance du générateur de signaux Lg = gain total de transmission à la résonance = gain de transmission du premier étage à la résonance Leff2 ~ Sain en puissance efficace du second étage à la ré» 10 sonance. Une adaptation en bruit à l'aide d'une attaque par grille et cathode est certes connue aux fréquences relativement basses, mais ce montage n'est plus utilisable aux fréquences élevées considérées dans le cas présent « 15 D'autres objets et avantages de .l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et de la figure unique, représentant le schéma d'un exemple de réalisation» Le générateur de signaux, représenté par son admittancs est relié aux bornes 1, lf. -Le prsssier étage du montage ampli» 20 ficateur pour hyper fréquences, constitué par un amplificateur-mélangeur itératif, se trouve entre les pairss de bornes 1B l' et 2, 2®, Le circuit des signaux d'entrée est-représenté par r'admittànee et le circuit des signaux de sortie par 1%,1S D.1 et D2 sont les diodes du mélangeur élévateur ou .ahaisseiB? et 2 l'admittance 25 du circuit auxiliaire. La tension U1 est appliquée entre les bornes 1, 1' et la tension U2 entre les bornes 2- 2'. L'admittance d'entrée est Yv et 1 ' admittance de sortie co rr e s pondante entre les bornes 2, 2® est Y^. Un second amplificateur-Mélangeur itératif, constituant le second étage, se trouve entre les bornes 3, 3' et 4, 4'; 50 la constitution de ce second étage est identique à celle du premier, auquel il est couplé par le transformateur Uc Y * ^ est 1'admittanoe du circuit des signaux d1entrée du second étage, Y" l'admittance .32 de sortie de cet étage.,. B'1 et B';2 sont les diodes des mélangeurs élévateur et' abaissemv Y1^. ^ est- l'avait tance -du circuit auxi-35 liaire du second étage, La tension U3 est appliquée aux bornes d'entrée 3* 3' du second étage» dont l'admittance d'entrée effective entre ces bornes ©sfc Y'g. La tension ïfè sât appliquée aux bornes - ks 4-' et l'admit tance de sortie du second étage est Y® «. L'aérai ttarios Fs f . de charge G^ est reliée aux bornes 4'. J&AD ORIGINAL 69 17911 2010022 Par hypothèse, les deux étages sont neutralisés, les circuits de signaux ne présentent pas de pertes et les diodes à réactance utilisées sont parfaites. A la résonance, et pour un gain total de transmission Ljj donné, qui est égal au produit du gain de transmission L^1 du premier étage et du gain en puissance efficace du second étage, on a alors pour les divers étages : 2 .N -r°y'e „ Jïe— , x.erf2 _N -°i. -g IM! (i+vv |u3| -Reï'E 4 4as ReY'g est la partie réelle de 1'admittance d'entrée du second étage et Ig le courant circulant dans le circuit de signaux., 15. ® ReYg/Gg est le taux d'ondes stationnaires à l'entrée du premier étagej mE = 1 correspond à l'adaptation en puissance à l'entrée du premier étage, = ReY'^/G^ est de même le taux d'ondes stationnaires à la sortie du second étage, mA = 1 correspondant à l'adaptation en puissance à la sortie du second étage. 20 Le taux d'ondes stationnaires dans les plans 2, 2' ou 3, 3® A est donné par la relation mg = u Y'^/Ys ^ = 1/m^. u est le rapport de transformation du transformateur U. Le facteur de bruit additionnel minimal de l'amplificateur est î PZmin = U" ¥&- = étage 1 étage 2 30 A est la pulsation des signaux à la résonance, b la pulsation de pompage. On doit avoir mA = 1 pour obtenir Fz min. Il est par contre possible de choisir la valeur de mE entre les limites : ~ mE ~ 69 17911 2010022 15 30 35 A chaque valeur de correspondent des valeurs bien déterminées des admittanees de signal et de charge, ainsi que des admittanees à la résonance Gjjq (H = b + ) des circuits auxiliaires aux fréquences auxiliaires s # 4a, 4a- GS " kl ' ~~ ' GL " k4 E nEoLiï" a = b-s . GH12,b+s = 1"mE -s y X\ 10 1 °Hi2,b-s 1+>E a2 ■"Ïï" b-s GH34.b+s mE°Lii"1 b+s GH34,b-s mE,LU+5 * ni - m 2 ~ "'E * IjU - m, j avec : . ^ 8(b+g). |c,(1) | s (b+s ). | n 20 kl " 1 U ' H' Cl—1— ' H12,b+s gH34,b+s Ci ^ est le premier terme de la série de Fourier de la capacité de la diode i variable en fonction du temps, 25 Le calcul selon l'invention admet de multiples varian tes. Il est ainsi possible par exemple de faire agir le premier étage du montage amplificateur pour hyperfréquences selon l'invention en isolateur (L^ = 1), en respectant la condition % 2.y£j-i m - Selon une autre particularité de 1:invention, il est possible d'effectuer le calcul de façon que le second étage agisse en isolateur = en respectant la condition ; mE = Lu * 69 17911 5 2010022 15 20 10 Le second étage ne contribue pas au bruit. Les deux étages contribuent également à l'amplificateur (Ljji = **eff2 ^ quand la condition suivant est satisfai te: \4y mE = — H Selon une autre particularité de l'invention, il est en outre possible de réaliser le montage amplificateur de façon que les deux étages contribuent également au bruit total, en respectant la condition : 1 + 1/I£ mE " 2 Il est enfin possible d'adopter = 1, c'est-*à-dire de réaliser l'adaptation en puissance à l'entrée. Le premier étage ne contribue pas au bruit dans ce cas. Aucun des deux étages ne fonctionne en isolateur ( sauf pour LJ = 1 ). Les formules indiquées permettent de déterminer les valeurs correspondantes de Gg, G^, G^^ dans chaque cas. Selon une particularité extrêmement avantageuse de l'invention, le système résonnant, nécessaire aux fréquences auxiliaires, est constitué par la diode à réactance et ses éléments positifs, c'est-à-dire que les éléments parasites de la diode, à savoir essentiellement ses inductances série, capacités de boîtier et résistances série, sont utilisées avec les capacités de jonction. Cette solution, dans laquelle les diodes fonctionnent à leurs fréquences de résonance, se traduit par des simplifications notables pour la constitution du montage. Une inductance est utilisée de préférence comme dipSle compensateur des divers étages. Le montage amplificateur selon l'invention donne une adaptation simultanée en puissance et en bruit moyennant un di-mensionnement approprié, et grâce à sa constitution simple et à 35 son comportement non réciproque, s'utilise de préférence dans les circuits d'entrée pour hyperfréquences, tels que tuners de télévision, devant présenter une immunité élevée au rayonnement parasite gênant sur les bornes d'entrée. 69 17911 6 2010022 REVENDICATIONS 1 - Montage amplificateur pour hyperfréquences, constitué par un amplificateur-mélangeur itératif à admittanees d'entrée et de sortie positives, comportant un mélangeur élévateur et un mélangeur abaisseur dont les diodes de réaetances sont pora-5 pées avec des phases différentes et dans lequel un dipole réciproque passif, compensant 1*admittance de réaction, est inséré entre l'entrée et la sortie de 1'amplificateur-mélangeur itératif, ledit montage étant caractérisé par le montage en série ^®un second amplificateur-mélangeur itératif semblable, les conditions sui-10 vantes étant respectées : **■-mA ~ ffl-C. =* 1 20 15 T ~ "'E •4i dans lesquelles mE Ly - °I»eff2 25 aves -v ReY ^ =* partie réelle de 1'admittance de sortie du montage complet Gl = admittance de ctrarge ReYg = partie réelle de 1®admittance d8entrée du montage complet Gg = admittance du générateur de signaux JO Lfj - gain total de transmission à la résonance = gain de transmission du premier étage à la résonance I*eff2 = gain en puissance efficace du second étage à la résonance. 69 17.911 7 2010022 10 2 - Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fonctionnement du premier étage en isolateur = 1) par le choix de : *—„ 2V ^ - i mE " H 3 ^ Montage selon la revendication 1| caractérisé en ae que le second étage fonctionne en isolateur (Leff2 = ^ et ne contribue pas au bruit, par le choix de ; Bl_ = E % 4 - Montage selon la revendication 1, dans lequel les deux étages contribuent également à l'amplification, caractérisé 15 par la condition suivante s mE 5 - Montage selon la revendication 1, dans lequel les 20 deux étages contribuent également au bruit total, caractérisé par l'équation suivante s 1 + mE = 1/Lg 2 25 6 - Montage selon la revendication 1, caractérisé par une adaptation en puissance à'l'entrée (mE = 1), de sorte que le premier étage ne contribue pas au bruit. 7 - Montage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les diodes à réactance constituent avec leurs 50 éléments positifs le système résonnant, nécessaire aux fréquences auxiliaires « 8 - Montage selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dipSle de compensation de chaque étage est une inductance.